Fisicoquimica De Las Superficies

FISICOQUÍMICA DE SUPERFICIES
1 -1. Introducción Además de las variables extensivas e intensivas, los sistemas materiales tienen ciertas características que dependen de la naturaleza y extensión de su superficie, como la tensión superficial, el coeficiente de adsorción, etc. Aquellas que se pueden cuantificar se designan como propiedades, o coordenadas, superficiales y son objeto de estudio de lallamada Físicoquímica de las superficies. De hecho, salvo que la fase se encuentre en el vacío, cualquier fase de un sistema está en contacto real con otra. En la frontera que las separa, ocurren ciertos fenómenos debidos a la naturaleza desigual de ambas, fenómenos que no se verifican de manera similar en el interior de cada una. Si la superficie de contacto entre las distintas fases esdespreciable frente a la masa del sistema, la magnitud de las propiedades superficiales es tan pequeña respecto a la magnitud de las propiedades extensivas de las fases que puede despreciarse. No ocurre lo mismo cuando las superficies de las fases en contacto son grandes en relación a la masa del sistema – como sería el caso de los sólidos pulverizados o de nieblas –. En este caso, las propiedadessuperficiales, especialmente las extensivas, se vuelven importantes y hasta pueden condicionar el comportamiento global del sistema.

perficie, interfaz e interfase, para representar el límite entre dos fases macroscópicas de un sistema heterogéneo. Sin embargo, hay algunas diferencias sutiles entre estos términos que trataremos de explicitar a través de varios ejemplos. Supongamos que nuestro sistemaes un recipiente cerrado que contiene cierta cantidad de agua, tal como ilustra la Figura 1 - 1 A. Ese sistema está constituido por dos fases, el agua en estado líquido y el agua en estado gaseoso (vapor). Como el recipiente se encuentra cerrado, si las condiciones exteriores permanecen constantes, con el transcurso del tiempo el sistema evolucionará hacia un equilibrio dinámico entre la faselíquida y la fase vapor. Durante ese lapso, habrá moléculas en el vapor que se condensarán pasando a la fase líquida y moléculas del líquido que se evaporarán pasando a la fase vapor. Las velocidades con que ocurran ambos procesos irán variando gradualmente hasta que en un determinado instante el número de moléculas que pasan por unidad de tiempo a través de la superficie es el mismo en ambasdirecciones. Si las condiciones exteriores se mantienen constantes, se alcanzará un estado en el que, macroscópicamente, no se observan cambios. La frontera entre las dos fases, en el ejemplo que estamos viendo, la llamamos la superficie del agua. En otras palabras, el líquido y el vapor se encuentran separados por una superficie. Podemos generalizar este concepto diciendo que una superficie es unafrontera entre dos fases. A esta superficie se la llama interfaz. O sea Una interfaz es una superficie que separa dos fases. Tanto la superficie como la interfaz son conceptos bidimensionales y aparentes. Aparentes por que, al nivel microscópico, entre las dos fases en contacto no existe separación nítida y brusca. Existe si, una región donde ocurre una transición continua de las propiedades de una fasea las propiedades de la otra. Esto es, entre las dos fases existe una región tridimensional intermedia. A esta región tridimensional la llamamos interfase.

1 - 2. Superficie, interfaz e interfase Es bastante común en la literatura fisicoquímica que se usen indistintamente los términos su-

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DEPARTAMENTO DE QUÍMICA - CÁTEDRA DE QUÍMICA FÍSICA

interfaz vapor (2) vapor (2) interfase1 >  > 2 líquido (1) líquido (1)

 (A) (B)

1

2

Figura 1 -1. (A) Interfaz bidimensional como concepto geométrico. (B) Interfase como región tridimensional donde ocurre una transición continua de las coordenadas extensivas. En la Figura 1 -1 B se esquematiza una visión ampliada de la interfase. En ella se distinguen dos fases homogéneas, líquido y vapor. Cada una de esas fases...