Adsorcion en superficies liquidas






UNIVERSIDAD NACIONAL DEL COMAHUE

FACULTAD DE INGENIERÍA
Departamento de Química.
Cátedra Físico Química 3


Segundo Cuatrimestre 2014


INFORME DE LABORATORIO:
ADSROCIÓN EN SUPERFICIES LIQUIDAS. ECUACION DE GIBBS

CODIGO IDENTIFICATORIO: C7L3




Alumno/a

Legajo Nº
Sandro Christian González Gutiérrez
114625
Jorge De La Cruz Vivanco
58755Objetivos

Determinar la tensión superficial de soluciones acuosas de ácido acético.
Aprender a usar un estalagmómetro de Traube.
Analizar el comportamiento de la tensión superficial con la variación de la concentración.

Marco teórico

En la superficie de un líquido puro, las moléculas están dispuestas en forma tal que sus porciones menos activas se ponen en contacto con la fase vapor, y lasmás activas se orientan hacia su interior.
Eso indica la existencia de una tensión superficial, γ, y las moléculas se disponen en la superficie de manera que la energía de la interfase líquido-vapor tenga un valor mínimo.
En los líquidos puros γ es constante si las condiciones externas también lo son y la energía superficial libre solo puede disminuir haciéndose menor el área.
El agregado de unsoluto 2 a un solvente 1 origina una solución cuya γ difiere de la del solvente 1.
Dado que γ de un líquido mide la energía libre por unidad de área de la interfase líquido-aire o líquido – vapor saturado, se producirá en la interfase un enriquecimiento (respecto al interior de la solución) del componente que disminuya la tensión superficial, para que la energía libre del sistema sea mínima.
Esdecir, si el soluto 2 disminuye la tensión superficial del solvente 1, la capa superficial estará más concentrada que la del interior de la solución, y se presenta el caso contrario cuando el agregado de 2 a 1 origina un aumento de la tensión superficial. Se dice que tiene lugar una adsorción positiva o negativa del soluto respectivamente.

Se define concentración superficial al cociente entre elnúmero de moles en exceso del componente i, por unidad de área, o sea:

Que es una medida de acumulación de una especie en la interfase debido a la adsorción. Obsérvese que tanto como dependen de la ubicación arbitraria que se haya dado al plano σ. Por lo tanto es posible elegir una posición para el plano σ en donde Γ = 0. En esas condiciones, Gibbs llama a la concentración superficial enexceso del soluto, adsorción.

Ecuación de Gibbs.

La variación de energía libre para una fase superficial, incluyendo la energía de superficie, está dada para un sistema binario:



Si se supone que la presión y la temperatura son constantes y que no hay adsorción para el solvente, o sea, se obtiene la Ecuación de Gibbs.



Para soluciones diluidas es posible sustituir las actividadespor concentraciones molares y entonces se tiene:

Que se mide en moles/cm2.
Se observa de la ecuación (2), que si un incremento de la concentración de soluto, C2, aumenta la tensión superficial de la disolución, γ, el cociente será (+) y será (-), o sea, la concentración superficial será menor que en el resto de la solución. Por el contrario si un incremento de la concentración de soluto, C2,produce una disminución de la tensión superficial de la disolución, γ, será (+) y el soluto se acumula en la superficie. En general se observa que cuando el solvente es agua, los compuestos orgánicos muestran una adsorción (+), en cambio los electrólitos débiles, muestran una adsorción (-).
La inversa de , o sea, representa el área que ocupa un mol del componente 2 en la superficie y por lotanto es el área superficial que corresponde a una molécula, siendo No el número de Avogadro.
El hecho de que en numerosos casos alcance un valor máximo habiendo aumentado continuamente a partir de cero, se interpreta diciendo que en esas condiciones las moléculas del soluto se hallan ocupando el área mínima compatible con el libre movimiento molecular, es decir, como si se hallasen empaquetadas...