Tension Superficial

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ÍNDICE

l.-INTRODUCCIÓN…………………………………………………………………......pág 2

ll.-RESUMEN…………………….……………………………………………………......pág 3

lll.- FUNDAMENTO TEÓRICO….…………………………………………….........pág 4

lV.-PROCEDIMIENTO EXPERIMENTALES…….…………… EXPERIMENTALES…….………………………………… ……………………pág 6

V.-TABULACIÓN DE DATOS Y RESULTADOS…….……………………………pág 7

Vl.-CÁLCULOS…………………………………………………………………………....pág 9

Vll.-DISCUSIÓN DE RESULTADOS.…………………………… RESULTADOS.……………………………………………… …………………pág 11

Vlll.-CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES………………………… RECOMENDACIONES…………………………… …..pág 12

lX.-APÉNDICE.……………………………………………………………………………pág 13

Vlll.-BIBLIOGRAFÍA…………………………………………………………….……..pág 15

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I.-INTRODUCCIÓN En el presente experimento trabajaremos con la tensión superficial, la cual es importante en condiciones de ingravidez; en los vuelos espaciales, los líquidos no pueden guardarse en recipientes abiertos porque ascienden por las paredes de los recipientes. También es muy importante particularmente en los procesos industriales. Es capital, pues, de saber si su material es apto para la impresión o para el encolado. Se Puede usa para crear productos impermeables basándose en su principio. Se usa mucho para crear productos químicos que sean capaces de penetrar en las fibras de los tejidos para arrancar la suciedad. Estos productos bajan la tensión superficial y permiten que el agua moje mejor los espacios minúsculos entre las fibras.

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II.-RESUMEN En el presente informe se tiene por objetivo determinar el índice de refracción. Bajo condiciones tales como: temperatura de 23ºC, presión de 756 mmHg y 91% de humedad relativa, se realizan los experimentos en mención. La tensión superficial (ϒ) es la condición existente en la superficie libre de un líquido, semejante a las propiedades de una membrana elástica bajo tensión. La tensión es el resultado de las fuerzas moleculares, que ejercen una atracción no compensada hacia el interior del líquido sobre las moléculas individuales de la superficie . A medida que aumenta la temperatura y se hace cero a temperatura crítica se puede calcular según la ecuación: ϒ (M/p)2/3=K(Tc –T –6). En la presente experiencia, el cálculo del error porcentual de la tensión superficial del metanol a 20℃  fue de 13,9. A parte del error hallado, se compara la constante de Eotvos con la pendiente calculada del gráfico, evaluando su cercanía o alejamiento. En este caso, el porcentaje de error hallado fue de 42,5. Se demostró la relación estrecha que existe entre la energía superficial libre molar y la diferencia de temperatura crítica con la temperatura de trabajo, ya que a mayor diferencia de temperaturas, la energía será mucho mayor. Para evitar cualquier tipo de interferencia durante la experiencia se debe verificar el estado en el que se encuentran los materiales, que no presenten ningún tipo de daño para su correcto funcionamiento y si esto sucede, laborar con otro material de mayor seguridad.

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III.-FUNDAMENTO TEÓRICO Tensión Superficial Definición: La tensión superficial (ϒ) es la condición existente en la superficie libre de un líquido, semejante a las propiedades de una membrana elástica bajo tensión. La tensión es el resultado de las fuerzas moleculares, que ejercen una atracción no compensada hacia el interior del líquido sobre las moléculas individuales de la superficie; esto se refleja en la considerable curvatura en los bordes donde el líquido está en contacto con la pared del recipiente. Concretamente, la tensión superficial es la fuerza por unidad de longitud de cualquier línea recta de la superficie líquida que las capas superficiales situadas en los lados opuestos de la línea ejercen una sobre otra. La tendencia de cualquier superficie líquida es hacerse lo más reducida posible como resultado de esta tensión, como ocurre con el mercurio, que forma una bola casi redonda cuando se deposita una cantidad pequeña sobre una superficie horizontal. La forma casi perfectamente esférica de una burbuja de jabón, que se debe a la distribución de la tensión sobre la delgada película de jabón, es otro ejemplo de esta fuerza. La tensión superficial es suficiente para sostener una aguja colocada horizontalmente sobre el agua. Unidad de Medida de Tensión superficial: La unidad de medida de la tensión superficial es el newton por metro (N.m-1) que es equivalente a los julios por metro cuadrado (J.m-2) que es la unidad de energía de superficie. La tensión superficial es la fuerza que hay que aplicar sobre un líquido para provocar la extensión de su superficie. Podemos definir la energía de interfaz como una demasía de energía química cuando las moléculas de superficie se encuentran dentro del líquido Tensión superficial en la naturaleza: La figura muestra un ejemplo de cómo algunos animales utilizan la tensión superficial del agua. En la figura se observa un arácnido, fotografiado mientras camina sobre el agua. Se observa que el peso del arácnido está distribuido entre sus cuatro patas y el abdomen, por lo que la fuerza de sustentación que debe proveer la superficie del agua (la tensión superficial) sobre las 4 patas y el abdomen debe ser igual al peso del arácnido

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Tensión superficial como función de la temperatura: Y=f(T) Disminuye la a medida que aumenta la temperatura y se hace cero a temperatura crítica se puede calcular según la ecuación 2/3

ϒ (M/p)

=K(Tc –T –6)

p: Densidad. M: Peso molecular. tc: Temperatura crítica. 2/3 ϒ (M/p) : Energía superficial libre molar.

Tensión superficial relativa: para determinar la tensión superficial, usando un líquido de referencia, empleando la siguiente ecuación  

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

   

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IV.-PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 4.1 Líquido de referencia.a) Se lavó todo el equipo con detergente , se enjuagó varias veces con agua y al final con agua destilada , finamente fueron secados en la estufa b) Se instalo el equipo como se muestra en la figura.

c) Llene el recipiente con agua desionizada hasta un volumen adecuado de forma que el capilar quede sumergido 1 cm dentro del líquido, mida el volumen usado. d) Coloque el recipiente dentro de un baño de temperatura de 20°C sin retirar del baño, usando la bombilla de jebe, eleve la altura del líquido dentro del capilar, retire la bombilla, anote la altura, y repita el procedimiento hasta obtener h constante; anote esta altura. Repita el procedimiento a 30°C y 50°C.

4.2 Muestras Líquidas y/o Soluciones .a) Repita todo el procedimiento 4.1 para el líquido orgánico, a l as temperaturas de trabajo.

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V.-TABULACIÓN DE DATOS Y RESULTADOS V. TABULACIÓN DE DATOS Y RESULTADOS TABLA 1: Condiciones de laboratorio



Temperatura (℃)

Presión atmosférica (mmHg)

% de Humedad Relativa

23

756

91

TABLA 2: Datos Experimentales



Alturas (mm) Temperatura (℃)

Agua

Metanol

20 30 50

36 32 30

16 14 11

Agua Temperatura (℃)

Tensión Superficial (dina/cm)

20 30 50

73,05 64,767 60,255

Temperatura (℃)

Tensión Superficial (dina/cm)

20 30 50

25,749 22,267 17,495

Metanol

Energía Superficial Libre Molar del Metanol 20℃ 

303,58

30℃  50℃ 

264,60 211,21

TABLA 3: Datos teóricos



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AGUA Temperatura (℃)

Densidad (g/cm3)

20 30 50

0,99823 0,99568 0,98807

Temperatura (℃)

Densidad (g/cm3)

20 30 50

0,7917 0,78243 0,76408

METANOL

Tensión superficial a 20℃ Agua Metanol

73,05 22,61

Temperatura crítica del metanol (℃) 

374,15

TABLA 4: Resultados y % de Error



Tensión Superficial de metanol a 20℃ Valor Teórico (dina.cm)

Valor Experimental (dina.cm)

% de Error

22,61

25,753

13,9

Pendiente del gráfico Energía Superficial Libre Molar vs (Tc – 6 – T) Valor Teórico

Valor Experimental

% de Error

2,12

3,0214

42,5

TABLA 5: Datos para graficar



Energía Superficial Libre Molar vs (Tc – 6 – T)

8

303,56

214

264,60 211,21

204 184

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VI.CÁLCULOS a) Mediante la ecuación (6), calcule la tensión superficial experimental de las muestras usando los datos teóricos de  y  del agua. PARA EL AGUA: Tomando como referencia la altura para 30 ℃

.

Como contamos con los suficientes como la altura (32 mm) y densidad (0,99568 g/cm3) a 30℃ y la altura (36 mm) y densidad (0,99823 g/cm3) a 20℃. Para 20℃ , la tensión superficial era de 73,05. Usando la ecuación:  



 

Donde: 1: Tensión superficial de referencia del agua a 20℃ (dina/cm) 2: Tensión superficial experimental del agua a 30℃ (dina/cm)

h1: Altura desplazada a 20℃ (mm) h2: Altura desplazada a 30℃ (mm) 1: Densidad del agua a 20 ℃ (g/cm3) 2: Densidad del agua a 30 ℃ (g/cm3)

La tensión superficial del agua a 30℃ fue de 64,767 dina/cm.

PARA EL METANOL: Tomando como referencia la altura para 30 ℃

.

Como contamos con los suficientes como la altura (32 mm) y densidad (0,99568 g/cm3) a 30℃  del agua y la altura (14 mm) y densidad (0,78243 g/cm3) a 30℃ del metanol. Para 30℃ , la tensión superficial era de 64,767 dina/cm. Usando la ecuación:  



 

Donde: 1: Tensión superficial de referencia del agua a 30℃ (dina/cm)

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2: Tensión superficial experimental del metanol a 30℃ (dina/cm)

h1: Altura desplazada a 20℃ (mm) h2: Altura desplazada a 30℃ (mm) 1: Densidad del agua a 30 ℃ (g/cm3) 2: Densidad del metanol a 30℃ (g/cm3)

La tensión superficial del metanol a 30℃ fue de 22,267 dina/cm.

b) Con los datos teóricos del líquido de referencia, aplicando la ecuación (4), calcule el radio del capilar. Ya que contamos con la tensión superficial del agua a 20℃ (0,07305 N/m), la densidad (998,23 Kg/m3), la altura (0,036 m)y la gravedad de la tierra (9,81 m/s2), usamos la siguiente ecuación: 

 

Donde: r: Radio del capilar (m) : Tensión superficial del líquido (N/m) : Densidad del agua (Kg/m3)

g: Gravedad (m/s2) h: Altura (m) Cambiando de unidades de metros a milímetros, el radio del capilar calculado fue de 0,414.

c) Plotee (M/ )2/3 vs. (Tc – 6 – T) para el líquido orgánico. Compare la pendiente de la recta con la constante de Eotvos. Interprete.

VII.-DISCUSIÓN DE RESULTADOS 10

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En la presente experiencia, el cálculo del error porcentual de la tensión superficial del metanol a 20 ℃ fue de 13,9. A parte del error hallado, se compara la constante de Eotvos con la pendiente calculada del gráfico, evaluando su cercanía o alejamiento. En este caso, el porcentaje de error hallado fue de 42,5. Evaluando las posibles causas del error durante el experimento, se puede indicar que: - El deterioro de los materiales, debido a los constantes usos durante las prácticas que se laboran en todos los horarios puede influir en la obtención de los datos experimentales. - La mala instalación del sistema antes de realizar el experimento como no asegurar debidamente los materiales y colocarlos en la posición adecuada. - El ángulo de visión del experimentor al momento de observar la variación de la altura pudo no haber sido el más preciso, indicando de esta manera un desplazamiento del capilar que quizás no le pertenecía.

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VIII.-CLONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Se logró determinar y estudiar la tensión superficial de los líquidos, respecto a la variación de la temperatura. Se demostró la relación estrecha que existe entre la energía superficial libre molar y la diferencia de temperatura crítica con la temperatura de trabajo, ya que a mayor diferencia de temperaturas, la energía será mucho mayor. Se comprobó que un aumento de temperatura rompe las fuerzas atractivas que existen dentro del líquido, provocando la disminución de la tensión superficial. Para evitar cualquier tipo de interferencia durante la experiencia se debe verificar el estado en el que se encuentran los materiales, que no presenten ningún tipo de daño para su correcto funcionamiento y si esto sucede, laborar con otro material de mayor seguridad. Verificar y observar de manera precisa el desplazamiento del capilar, anotando de esta manera datos seguros y confiables.

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IX.-APÉNDICE 1.-Explique

las diferencias entre las fuerzas de cohesión y adhesión en los fenómenos

capilares La adhesión es la propiedad de la materia por la cual se unen dos superficies de sustancias iguales o diferentes cuando entran en contacto, y se mantienen juntas por fuerzas intermoleculares. La adhesión ha jugado un papel importante en muchos aspectos de las técnicas de construcción tradicionales. La adhesión del ladrillo con el mortero (cemento) es un ejemplo claro. La cohesión es distinta de la adhesión. La cohesión es la fuerza de atracción entre partículas adyacentes dentro de un mismo cuerpo, mientras que la adhesión es la interacción entre las superficies de distintos cuerpos

2. Explique las características de los líquidos asociados y no asociado

Líquidos asociados Están unidos con puentes de hidrogeno Ejemplos: agua, alcoholes, ácidos orgánicos.

Líquidos no asociados No están unidos con puentes de hidrogeno Ejemplos: hidrocarburos, esteres, éteres.

3. Explique la acción del tenso activo en productos de limpieza.

Los tensoactivos o tensioactivos (también llamados surfactantes) son sustancias que influyen por medio de la tensión superficial en la superficie de contacto entre dos fases (p.ej., dos líquidos insolubles uno en otro). El término surfactante es un anglicismo,

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tomado de la palabra surfactant, que a su vez es un término que proviene de "Surface active agent" (agente activo de superficie). Cuando se utilizan en la tecnología doméstica se denominan como emulsionantes;  esto es, sustancias que permiten conseguir o mantener una emulsión. En función de su mayor o menor dispersión en agua, y su mayor o menor estabilización de las  micelaso coloides, los tensioactivos se emplean como emulsionantes, humectantes, detergentes o solubilizantes. Los jabones se consideran de dos tipos de tocador y de lavar. Los jabones de tocador más suaves llevan glicerina que es el que les da la suavidad, pero suelen realizarse con álcalis. Los jabones pueden llevar colorantes, grasas o aceites, perfumes y antisépticos. Los jabones duros se realizan con sosa o sales de sodio, mientras que los blandos con potasa o sales de potasio. Sin embargo la dureza depende de la cantidad de agua que se deje al producto final y del tipo de grasa empleada en la saponificación. Una molécula de jabón tiene un extremo polar o iónico, mientras que el resto de la molécula es no polar; la cadena hidrocarbonada de doce a dieciocho átomos de carbono. El grupo polar tiende a hacer el jabón soluble en agua (hidrófilo) mientras que la porción no polar (hidrocarburo) tiende a hacerlo soluble en grasas (hidrófobo o lipófilo). Las sustancias que disminuyen la tensión superficial de un líquido o la acción entre dos líquidos, se conoce como agentes tensioactivos. Los tensoactivos también pueden usarse para formular un «jabón» aunque no se produzcan por saponificación. Las formulaciones líquidas para la ducha a partir de tensoactivos presentan, con respecto a los jabones sólidos, algunas ventajas: - Son más higiénicas debido al acondicionamiento. - Su utilización es más simple. - Dejan la piel más suave y menos tirante después de la aplicación y el aclarado.

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X.-BIBLIOGRAFÍA

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Fundamentos de Fisicoquímica -Samuel H Maron, Carl F Prutton - 2° Edición



Fisicoquímica – Gilbert W. Castellán- 2da Edición.



MARON Y PRUTTON, "Fundamentos Editorial:Noriega – Limusa, México, D.F., 1990



HILL Graham, HOLMAN John. Chemistry in context. Estados Unidos,Editorial Nelson thornes. quinta edición.

de

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