Determinación del exceso de soluto superficial mediante la ecuación de adsorción de gibbs y agentes tensoactivos o surfactantes

1.- Definición de tensión superficial.
Las fuerzas cohesivas entre las moléculas de un líquido, son las responsables del fenómeno conocido como tensión superficial. Las moléculas de la superficie no tienen otras iguales sobre todos sus lados, y por lo tanto se cohesionan mas fuertemente, con aquellas asociadas directamente en la superficie. Esto forma una película de superficie, que hace masdificil mover un objeto a traves de la superficie, que cuando está completamente sumergido.
La tensión superficial, se mide normalmente en dinas/cm., la fuerza que se requiere (en dinas) para romper una película de 1 cm. de longitud. Se puede establecer de forma equivalente la energía superficial en ergios por centímetro cuadrado. El agua a 20°C tiene una tensión superficial de 72.8 dinas/cmcomparada con 22.3 para el alcohol etílico y 465 para el mercurio.

2.-El efecto de un soluto en la tensión superficial.
Ya hemos racionalizado la tensión superficial como un efecto de interacciones entre las moléculas de un líquido: los líquidos que poseen las interacciones más fuertes presentan las tensiones más altas y viceversa. Cuando consideramos el efecto de un soluto sobre la tensiónsuperficial atendemos primeramente al efecto de dicho soluto sobre las interacciones entre las moléculas.
En el caso de sales iónicas en agua, éstas tienden a solvatarse fuertemente, lo cual es equivalente a aumentar el grado de asociación del agua. Esto resulta en un ligero aumento en la tensión superficial (curva I en la figura).
Si el solvente no solvata fuertemente un soluto, se producirá unadisminución de las interacciones intermoleculares del líquido, lo cual producirá un descenso en la tensión superficial (curva II). Algunas sustancias, en bajas concentraciones, disminuyen bruscamente la tensión superficial; y, a partir de una concentración crítica, mantienen una valor casi constante de (gamma) (curva III). A dichas sustancias se les llama tensioactivos o surfactantes. Entre lossurfactantes más conocidos están los jabones y los detergentes.

3.-Definición de exceso de soluto superficial.
Es la cantidad adicional por unidad de superficie del soluto que está presente en o cerca de la superficie , cuando la superficie entá en equilibrio con la fase móvil que contiene el soluto.
Matemáticamente se puede expresar como :
r= (nuna - Nyo)/ A s

donde:
nuna =lacantidad de soluto en o cerca de la superficie
Nyo= la cantidad de soluto en presencia de una física y químicamente inerte superficie.
A s=área de la superficie.
4.-La ecuación de la absorción de Gibbs.
Se utiliza para relacionar los cambios en la concentración de un componente en contacto con una superficie con cambios en la tensión superficial .para un sistema binario que contiene 2componentes de la ecuación de adsorción de Gibbs en terminos de exceso de superficie es:
-dY=r1dµ1+ r2dµ2
Y= es la tensión superficial
r1=es el exeso de la superficie de la componente.
µ1=es el potencial quimico del componente 1

5.-Breve descripción de las monocapas y del concepto actividad superficial.
Las monocapas de Langmuir se forman cuando una solución de moléculas anfifílicas ,insolubles en agua ,se esparcen con un solventen la superfice del agua. Cuando el solvente se evapora solo queda una membrana monomolecular formadas por las moléculas de interés.
Las superficies representan las fronteras de la materia en las cuales tienen lugar varios fenómenos a nivel molecular. La separación de minerales por flotación, la acción de detergentes y jabones, el funcionamiento deextinguidores de incendio o el retiro de la crema de la leche para fabricar mantequilla, son algunos de los ejemplos cotidianos de actividad superficial.

Universidad Nacional Autónoma de México
Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán
Campo 1

Laboratorio de fisicoquímica de superficies y coloides

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