Juan carlos lópez

PRÁCTICA 10
DETERMINACIÓN DE LA TENSIÓN SUPERFICIAL POR EL MÉTODO DEL PESO DE LA GOTA

1.- FUNDAMENTO TEÓRICO ¿Quién no ha invertido algunos minutos de su vida en observar cómo el agua se acumula en el extremo de un grifo, formando gotas que caen sucesivamente?. Inicialmente, puede observarse una pequeña superficie ovalada. Después, a medida que el agua se acumula, esta superficie va tomandoforma esférica y finalmente cae. Se observa que las gotas siempre caen cuando alcanzan un determinado volumen. Es decir, no caen a veces gotas pequeñas y luego gotas grandes. Si el flujo de agua se mantiene constante, es un hecho que las gotas desprendidas tienen siempre el mismo tamaño. Si en vez de agua, el grifo diera alcohol, la gotas se desprenderían antes y su volumen sería notablemente máspequeño. La explicación que justifica el hecho de que líquidos diferentes generen gotas de distinto tamaño, reside en la misma explicación que justifica que algunos insectos puedan “caminar” sobre la superficie del agua. La misma que argumenta el uso de servilletas de papel como absorbente, y la que igualmente explica porqué la sabia accede desde las raíces hasta las hojas y porqué el detergentesirve para lavar. La explicación de todos estos fenómenos reside en una propiedad que tienen todas las sustancias que presentan un límite en su extensión, una frontera que la separe de otra fase diferente. Esta propiedad se denomina tensión superficial. Analicemos la estructura microscópica de la gota de agua. En ella podemos distinguir entre el volumen que constituye su interior y la superficie quedelimita su forma. En el agua, al igual que ocurre en todos los líquidos, las moléculas establecen interacciones atractivas que las mantienen cohesionadas. De hecho si no existiesen estas fuerzas, nuestro sistema no sería líquido sino gaseoso. Estaríamos hablando de un gas ideal. En el interior, una molécula de agua está rodeada de otras de su misma especie. Como se ilustra en la figura 1, lasinteracciones se distribuyen en todas las direcciones sin existir ninguna privilegiada. Sin embargo en la interfase que limita la gota y la separa del aire, la situación es diferente. Una molécula de 10-1

agua que ocupe cualquier posición de esta superficie, no tiene a otras sobre ella, lo que significa que no está sometida a interacciones con otras moléculas de agua, más allá de la interfase.En consecuencia se da una asimetría en la distribución de interacciones y la aparición de una fuerza resultante neta que apunta hacia el interior de la gota.

Figura 1

En términos de estabilidad, una molécula de agua se encuentra en una situación mucho más favorable cuando se encuentra en el interior que cuando se encuentra en la interfase. Esto es así porque debido a la fuerza resultante queapunta hacia el interior, el acceso de moléculas internas hacia la superficie corresponde con un proceso energéticamente costoso. Y es que para vencer esta fuerza, el sistema debe consumir parte de su energía interna en realizar el trabajo necesario para llevarla hasta allí. Evidentemente si acceden un número determinado de moléculas hasta la superficie, ésta se vería incrementada. El trabajonecesario dW, para incrementar en dA la superficie de la gota se calcula como, dW = γαβ dA donde, γαβ , representa la fuerza neta que apunta al interior de la gota y se denomina tensión superficial αβ, representa a las interfases limítrofes (en el ejemplo agua y aire) Las unidades de tensión superficial serían Unidades de Energía . Empleando las unidades Unidades de Superficie
J m2

recomendadaspor el sistema internacional se expresarían como llega a:
J m
2

. Si desarrollamos este cociente, se

=

N ·m m
2

=

N ; m

10-2

N . En estas unidades, las tensiones superficiales de la mayor parte de los m m N líquidos son del orden de las centésimas o las milésimas. Por ello, en vez de emplear , se utiliza el m mN submúltiplo , que se lee como mili newton por metro. m

Es...