Estudio de adsorción de butanol en la interfase aire-agua.

Universidad Nacional Andrés Bello
Facultad de ecología y recursos naturales
Departamento de ciencias químicas
Laboratorio de Fisicoquímica II

Laboratorio Nº3:
Estudio de adsorción de butanol en la interfase aire-agua.

Objetivos
* Determinar el radio del capilar a utilizar.

* Determinar la variación dela tensión superficial del agua en función de la concentración de n-butanol.

* Medir la tensión superficial del agua utilizando el Método por Ascenso Capilar.

Introducción
Para realizar un estudio de un sistema compuesto por más de una fase, se hace necesario tomar en cuenta las zonas de contactos entre estas. Generalmente, estas interfaces se encuentran compuestas por un número tanpequeño de moléculas comparando con la solución en si, por lo que la aproximación realizada al ignorar esta situación esta justificada. Sin embargo, existen situaciones en las que es la interfase la que determina el comportamiento y propiedades del sistema que se estudia (1)
Las interfaces pueden clasificarse de acuerdo al estado físico de las fases que participan, si bien todas las interfaces sonposibles unidades de estudio, en este práctico se enfocó a trabajar con la interface líquido-gas.
Molecularmente, en cada zona del sistema se generan fuerzas de distintos tipos a causa de las interacciones moleculares. Es así como en el seno del líquido, las moléculas son todas iguales al igual que las interacciones en cada zona del líquido. De igual modo sucede en el seno del gas, en dondetambién las fuerzas de interacción son iguales. Mientras que en la zona de la interface, existen fuerzas de interacción con las moléculas de aire por la parte superior y fuerzas de interacción con las moléculas del líquido por debajo de la interface, dando como resultado interacciones de diferente tipo. Por lo tanto, en este tipo de sistema, la fuerza de interacción producida por debajo de lainterface resulta ser mucho mayor que la interacción producida por encima de la interface (2).

A nivel mecánico, debido a que la interacción de la interface con las moléculas situadas debajo de ella es más fuerte que la interacción con las moléculas que están por sobre ella, la interface tiende a contraerse al mínimo, generando una fuerza en contraposición, la cual viene dada por la siguiente ecuación,en la que γ representa la tensión superficial:
f = 2γl. (Ecuación 1)

La unidad que generalmente se utiliza para medir tensión superficial es el N/m, sin embargo en literatura prevalecen las dinas/ cm, por lo que la tensión superficial del agua se puede utilizar como 71,97 X10-3 N/m o 71,97dina/cm. En el práctico trabajaremos con el sistema CGS por lo que la tensión superficial siempre se utilizara en dinas/cm.
Por otro lado la tensión superficial, puede ser considerada como, el trabajo requerido para generar una unidad de área superficial.
γ= w/A
Despejando trabajo obtenemos que la variación infinitesimal dw = γdA relacionada con la primera y segunda ley de la termodinámicaobtenemos la expresión para superficie plana.
dG = -SdT + VdP + γdA
La cual si se trabaja a P y T constantes, obtenemos que dG = γdA
Esta ecuación explica el porqué un sistema tiende a adoptar la forma con menor área posible.
Si el sistema se encuentra en equilibro dG tiende a disminuir, como γ la consideramos constante, podemos concluir que dA tiende a decrecer.
Como ejemplo podemosconsiderar las burbujas de jabón y las gotas de agua pues ambas son esféricas y esta es la forma que entrega la menos superficie para un volumen dado.

La ecuación de Young Laplace es la base del método del ascenso capilar para medir tensiones superficiales. Esta ecuación da la diferencia de presión entre dos fases en equilibrio, p2-p1 (ΔP), en función de la tensión superficial, γ , y la curvatura de...