Tensoactivos

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Termodinámica de superficies

Introducción:
Para crear superficies es necesaria energía que la materia líquida y sólida proporcionarán de diferente manera y en diferente cantidad.
Dependiendo de la propiedad de capilaridad y principalmente de la relación que existe entre las fuerzas adhesivas entre el líquido y el sólido y las fuerzas cohesivas del líquido. Se estudiaran las característicasde los líquidos y el tipo de ángulo que forman.
Los tensoactivos o surfactantes son sustancias que, añadidas en pequeña cantidad, disminuyen en gran medida la tensión superficial de la interfase agua-sustancia grasa. De esta manera facilitan la eliminación por métodos fisicoquímicos de la suciedad adherida.
Los tensoactivos son moléculas orgánicas, constituidas por una parte hidrófoba y otrahidrófila. La parte hidrófoba está constituida por una cadena hidrocarbonada alifática, y la parte hidrófila es, según el tipo de tensoactivo: un grupo aniónico (sulfato o sulfonato) en los tensoactivos aniónicos; un grupo catiónico, normalmente amonio cuaternario, en los tensoactivos catiónicos; un grupo sin carga iónica, frecuentemente un grupo amida o una cadena oxietilenada, en los tensoactivosno iónicos, o un grupo anfotérico, normalmente betaína o sulfobetaína, en los tensoactivos anfóteros.

Tensión superficial
La tensión superficial es responsable de la resistencia que un líquido presenta a la penetración de su superficie, de la tendencia a formar gotas esféricas en un líquido y de la capilaridad.
Actúa como una fuerza que se opone al aumento de área del líquido.
Líquidos cuyasmoléculas tengan fuerzas de atracción intermoleculares fuertes tendrán tensión superficial elevada.
Termodinámicamente es la tendencia de un líquido a disminuir su superficie hasta que su energía de superficie potencial es mínima.
Si usamos un alambre de cualquier forma: triangular, cuadrado, hexagonal, redondo, siempre se formaran burbujas esféricas. Esto se debe a la Ley del mínimo esfuerzo.Según esta ley, los procesos en la naturaleza se realizan de tal forma que siempre exista un mínimo de alguna cantidad física. Este mínimo se puede presentar en energía, en distancia, en cantidad de movimiento, en tiempo.
La tensión superficial disminuye con la temperatura, ya que las fuerzas de cohesión disminuyen al aumentar la agitación térmica.
Así las burbujas de jabón toman forma esféricaporque las esferas son las que tienen la menor superficie para la cantidad de aire encerrada dentro de la burbuja, minimizando también la energía que tiene esa superficie.
Cuando se forma una gota de agua actúa tanto la fuerza de cohesión como la tensión superficial. Mientras la fuerza de cohesión mantiene unidas a las moléculas del líquido en la gota, la tensión superficial hace que tome laforma esférica, minimizando el área de la superficie que encierra a la gota.
Métodos para medir la tensión superficial de un líquido:
Uno de ellos consiste en utilizar un anillo de platino que se coloca sobre la superficie del agua. Se mide la fuerza que se requiere para separar el anillo de la superficie del agua con una balanza de alta precisión.

Capilaridad
La capilaridad es la tendencia deun líquido a absorberse en un tubo estrecho.
El hecho que las fuerzas adhesivas en el agua sean mayores que las cohesivas, se manifiesta también en la formación de un menisco cóncavo en el extremo de la columna. Cuando las fuerzas cohesivas son mayores que las adhesivas, como en el caso del líquido mercurio, se forma un menisco convexo.

Energía superficial
La energía superficial se definecomo la energía necesaria para romper los enlaces intermoleculares dando lugar a una superficie. En la física del sólido, las superficies deben ser intrínsecamente menos favorables energéticamente que la masa; es decir, debe haber una fuerza que genera la superficie. La energía superficial puede ser definida como el exceso de energía de la superficie de un material comparado con la que tendría si...
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