FISICOQUIMICA DE SUPERFICIES Y COLOIDES




FISICOQUIMICA DE SUPERFICIES
Y COLOIDES







Daniel Andres Quiceno Cano








Fisicoquímica de Materiales
Profesor: Francisco Javier herrera Builes













Universidad de Antioquia

Facultad de Ingeniería

Departamento de Materiales

Medellín

2.012





FISICOQUIMICA DE SUPERFICIES


1. INTRODUCCIÓN
Los sistemas compuestostienen varias fases, los cuales presentan muchas propiedades que son explicables solo en función de las interacciones entre las diferentes superficies.
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, ocoordenadas, superficiales y son objeto de estudio de la llamada Físicoquímica de las superficies.
La fisicoquímica de las superficies consiste fundamentalmente en el estudio químico – físico de las interfaces que se presenta dentro de estos sistemas compuestos y con ayuda de esta se puede determinar el comportamiento y propiedades de la materia en los estados solido, líquido y gaseoso, seestudian propiedades y fenómenos como la tensión superficial y interfaciales, la absorción, corrosión, lubricación, detergencia, procesos electroquímicos, dispersión, actividad catalítica etc., que ayudan a explicar y caracterizar los comportamientos de la materia presente bajo unas condiciones de entorno.


2. TENSIÓN SUPERFICIAL Y ENERGÍA LIBRE SUPERFICIAL

Las moléculas que se encuentran sobrela superficie de un líquido están sometidas a fuerzas atractivas debido a las moléculas que se encuentran en el interior, una fuerza resultante, cuya dirección esta en un plano tangente a la superficie, actúa de tal manera q busca contraer la superficie del liquido lo máximo posible. La magnitud de esta fuerza por unidad de longitud se conoce como la tensión superficial,, del liquido. La tensiónantes mencionada puede existir también en la interface entre dos líquidos inmiscibles, esta tensión se denomina tensión interfacial.


Cuando una película liquida se extiende sobre un marco de alambre como se muestra en la figura 1 tiende a exponer la mínima área, por lo cual se contraerá, moviendo el alambre hacia la izquierda por efecto de la tensión superficial. Para que la película liquidano se encoja, hay que aplicar una fuerza , hacia la derecha como lo muestra la figura 2. Esta fuerza se puede expresar como:




La constante se denomina tensión superficial ó tensión interfacial. Sus unidades son de fuerza por longitud-1 o sea dina.cm-1 ó N.m-1.
El trabajo necesario para aumentar el área superficial en 1cm2 se denomina energía libre de superficie, y es numéricamenteigual a la tensión superficial con J.m-2 ó ergio.cm-2.
2.1. Demostrar la formula de tensión superficial










La tensión superficial depende de la naturaleza del liquido y del gas que lo rodea es una propiedad característica de cada líquido y difiere considerablemente de unos líquidos a otros.
De entre los diversos procedimientos disponibles para medir la tensión superficial, comoel tensiométrico, peso de la gota, y el de ascenso capilar, es este último el más importante y se considera el estándar.

El método capilar se basa en el hecho de que la mayoría de los líquidos cuando se ponen en contacto con un tubo fino capilar de vidrio, ascienden por el mismo hasta cierto nivel por encima de la del líquido situado fuera del tubo. Este hecho tiene lugar cuando el líquido mojael vidrio, es decir, se adhiere a él.










Figura 3. Método de ascenso capilar para la determinación de la tensión superficial.










Figura 4. Ángulo de contacto entre la superficie solida y el líquido.
Se considera un tubo fino capilar de radio uniforme, r, sumergido en una vasija que contiene un líquido que humedece un capilar (no se puede utilizar mercurio...