TENSION

 

Tensión superficial en los líquidos El método de Du Nouy es uno de los más conocidos. Se mide la fuerza adicional que hay que ejercer sobre un anillo de aluminio justo en el momento en el que la lámina de líquido se va a romper.Por lo que a este método se le conoce también como: El método del anillo de Du Noüy permite determinar la tensión superficial de un

líquido a través de la fuerza requerida para retirar un anillo de platino – iridio de la superficie del líquido Históricamente fue el primero desarrollado. El anillo se sumerge en el líquido y luego se lo hace ascender lentamente. A medida que el mismo sube, se forma un menisco de líquido y la fuerza ejercida pasa por un máximo y luego disminuye, desprendiéndose el líquido del anillo y volviendo a su posición original. El cálculo de la tensión superficial se basa en medir esa fuerza máxima, en la cual el ángulo de contacto es cero. El tensiómetro de Du Noüy consta de un fino alambre de torsión de acero asegurado en una grampa fuerte para resistir la tensión del acero en un extremo y una cabeza de torsión en el otro, que permite un ajuste fino. La cabeza de torsión tiene una escala y un vernier que permite la lectura a 0.1 dina/cm y una estimación de 0.05 dinas/cm. La escala está graduada de cero a noventa. La posición cero de la balanza se alcanza cuando el brazo que lleva el anillo coincide con la línea horizontal grabada sobre un pequeño círculo de fondo blanco. La plataforma que soporta el recipiente de líquido, se puede elevar o bajar utilizando una grampa sobre un eje vertical. El ajuste fino de la plataforma se logra a través de un tornillo micrométrico.

Para efectuar la determinación de tensión superficial con el tensiómetro de Du Noüy, el líquido a determinar se coloca en un recipiente limpio. El plato que sostiene al recipiente con el líquido es elevado hasta que el anillo se sumerja en el líquido y luego se baja para que el anillo quede en la superficie y el índice esté en posición cero. Este es el punto de partida de la determinación. Los pasos se esquematizan en la Fig

 

siguiente. Se aumenta la torsión sobre el alambre rotando la perilla para llevar el vernier a un punto cercano pero por debajo del valor de la tensión superficial del líquido. Mientras se gira lentamente la perilla, el plato conteniendo al líquido se baja, manteniendo siempre la posición neutra del brazo de la balanza (coincidiendo con la línea del círculo blanco). Este procedimiento de doble movimiento es seguido hasta la ruptura de la película (despegue del anillo de la superficie del líquido). En la etapa 7 de la Fig, la fuerza es máxima y el ángulo de contacto es cero.

La lectura sobre la escala en el momento de la ruptura es el indicativo de la tensión superficial aparente del líquido (γ´L). Para obtener el valor real (ȖL) debe multiplicarse

por un factor de corrección “k”, que se obtiene a partir de un líquido de tensión superficial conocida.

 γ = k. γ ´   siendo  = γ  / tabulado experimental  = γ , donde  γ   tabulado” se obtiene de tablas (71,97 mN/m) y  γ  experimental” se determina con el tensiómetro. La tensión superficial aparente puede diferir de la real en hasta un 10%. Al utilizar los anillos de platino  – iridio se deben tomar precauciones importantes a efectos de asegurar valores constante.

  El alambre del anillo debe estar perfectamente horizontal, libre de

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dobleces.

  El anillo debe estar suspendido de tal forma que el plano del mismo este

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paralelo a la superficie del líquido.

  Tanto el anillo como el recipiente que contiene el líquido deben estar

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perfectamente limpios. La limpieza del anillo se realiza con algún solvente, luego con agua destilada y finalmente se calienta a la llama de un mechero común. La vasija de vidrio debe limpiarse con solución sulfocrómica, enjuagar con agua destilada y secar en estufa.

 

  Para cada solución estudiada se realizan tres medidas de tensión



superficial,reportándose superficial,reportánd ose el promedio.

Un ejemplo didáctico: Método del anillo,

ya sea manual o automatizado.

La tensión superficial del líquido se calcula a partir del diámetro 2 R del anillo y del  que mide el dinamómetro. valor de la fuerza ΔF  que

 γ =

 2 ⋅ 2πR

El líquido se coloca en un recipiente, con el anillo inicialmente sumergido. Mediante un tubo que hace de sifón se extrae poco a poco el líquido del recipiente. En la figura se representa:

1.  El comienzo del experimento 2.  Cuando se va formando una lámina de líquido. 3.  La situación final, cuando la lámina comprende únicamente dos superficies (en esta situación la medida de la fuerza es la correcta) justo antes de romperse. Si el anillo tiene el borde afilado, el peso del líquido que se ha elevado por encima de la superficie del líquido sin perturbar, es despreciable. dimensiones son a=75 mm de largo, b=25 mm de ancho y aproximadamente c=1 mm de espesor, su peso es aproximadamente 4.37 g.

 

No todos los laboratorios escolares disponen de un anillo para realizar la medida de la tensión superficial de un líquido, pero si disponen de portaobjetos para microscopio. Se trata de una pequeño pieza rectangular de vidrio cuyas dimensiones son a=75 mm de largo, b=25 mm de ancho y aproximadamente c=1 mm de espesor, su peso es aproximadamente 4.37 g.

Se pesa primero el portaobjetos en el aire y a continuación, cuando su borde inferior toca la superficie del líquido. La diferencia de peso Δ F  está  está relacionada con la tensión superficial =2·γ (a+c) ΔF =2· Se empuja el portaobjetos hacia arriba cuasiestáticamente. Justamente, cuando va a dejar de tener contacto con la superficie del líquido, la fuerza F  que  que hemos de ejercer hacia arriba es igual a la suma de:    

El peso del portaobjetos, mg  La fuerza debida a la tensión superficial de la lámina de líquido que se ha formado, 2·γ (a+c)   El peso del líquido  ρgach que se ha elevado elev ado una altura h, sobre la superficie libre de líquido. Siendo  ρ es la densidad del líquido.

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

Para un portaobjetos de la dimensiones señaladas, que toca la superficie del agua, h es del orden de 2.3 mm (véase el artículo citado en las referencias) La fuerza debida a la tensión superficial es 2· γ (a+c)=2·72.8·10-3·(0.075+0.001) =11.07·10-3 N   El peso de la lámina de agua es del orden de  ρgach=1000·9.8·0.075·0.001·0.0023=1.70·10-3 N  

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

Para que la simulación sea lo más simple posible, no se ha tenido en cuenta el peso de la lámina de líquido que se eleva e leva por encima de la superficie libre.