Tension Superficial

OBJETIVOS

Determinar la tensión superficial de varios líquidos por el método del anillo y el método del capilar.

Observar la variación de la tensión superficial en las diferentes sustancias a analizar.

Determinar la variación de la tensión superficial del agua frente a soluciones de jabón de diferentes concentraciones.

MARCO TEÓRICO

Las moléculas que se encuentran sobre la superficie de un líquido están sometidas a fuerzas atractivas debido a las moléculas que se encuentran en el interior, una fuerza resultante, cuya dirección está en un plano tangente a la superficie, actúa de tal manera que busca contraer la superficie del líquido lo máximo posible. La magnitud de esta fuerza por unidad de longitud se conoce como la tensión superficial, γ, del líquido. La tensión antes mencionada puede existir también en la interfase entre dos líquidos inmiscibles, esta tensión se denomina tensión interfacial.

Una película líquida extendida sobre un marco de alambre tiende a exponer la mínima área, por lo cual se contrae, moviendo el alambre hacia la izquierda por efecto de la tensión superficial. Para que la película líquida no se encoja, hay que aplicar una fuerza f hacia la derecha. El valor de esta fuerza es independiente del área de la película y solo depende de la naturaleza del líquido y de la longitud del alambre. Esta fuerza se expresa como:

ó (ec. 1).

La constante γ se denomina tensión superficial ó tensión interfacial. Sus unidades son de fuerza/longitud o sea dinas/cm o newton/metro.

El trabajo necesario para aumentar el área superficial de 1 cm2 se denomina energía libre de superficie, y es numéricamente igual a la tensión superficial con julios/m2 o ergios/cm2.

La tensión superficial depende de la naturaleza del líquido y del gas que lo rodea (aire en general, saturado con el líquido). La tensión superficial se puede medir por varios métodos, entre ellos están el método de la elevación capilar y el método del anillo (Tensiómetro de DuNouy).

Método de elevación Capilar

Cuando un líquido descansa sobre una superficie sólida, el ángulo entre el líquido y el sólido puede ser mayor o menor de 90 grados y se denomina ángulo de contacto. El ángulo formado depende de las interacciones entre la superficie sólida y el líquido. En el método de elevación capilar se aprovecha la circunstancia que el ángulo de contacto es muy pequeño. En estas condiciones el líquido asciende en el capilar, debido a la tensión superficial (f) hasta que la fuerza que lo hace ascender sea contrarrestada por la fuerza de la gravedad (F).

Método del anillo

(Tensiómetro de DuNouy) emplea un anillo de un metal noble (platino-iridio y oro) que se introduce dentro del líquido problema, luego mediante una balanza de torsión (previamente calibrada) se determina la fuerza necesaria para sustraer el anillo de la superficie del líquido. Dicha fuerza es proporcional a γ.

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