Nanotecnoligia

Simposio de Metrología

25 al 27 de Octubre de 2006

CÁLCULO DE TENSIÓN SUPERFICIAL MEDIANTE EL MÉTODO DE PESADA HIDROSTÁTICA
Díaz Julio C, Becerra Luis O, Peña Luis M, Pulido Olga V, Castillo Florianne, Bravo Ulises I. Centro Nacional de Metrología Carretera a los Cués km 4,5 Municipio El Marqués 2 11 05 00 Ext. 3533 e-mail: jdiaz@cenam.mx Resumen: Determinar la tensión superficial delíquidos en la industria es de suma importancia, ya que es indispensable conocer su valor en gran cantidad de procesos como la producción de jabones, artículos de limpieza, medicamentos, alimentos, recuperación y refinación de crudo. Adicionalmente, la tensión superficial es un factor importante para la medición de volumen y calibración de equipos tales como densímetros de inmersión o picnómetros por laformación del menisco. Este trabajo contiene los resultados que se obtuvieron al implementar un procedimiento para la determinación de la tensión superficial de un liquido de densidad conocida. El método ha sido denominado "Método por pesada hidrostática" y se basa en el principio de Arquímedes. De esta forma se ofrece el cálculo del valor de la tensión superficial como un servicio más a laindustria por parte de CENAM con una incertidumbre aceptable para este parámetro. 1. INTRODUCCIÓN fuerzas se ejercen en todos sentidos y direcciones por lo que la resultante es nula. Sin embargo las partículas de la superficie del líquido se encuentran rodeadas por arriba por otro tipo de moléculas (aire en este caso). Como en un gas la concentración de partículas es muy pequeña, la interacción entrelas moléculas del gas exterior y las del líquido es despreciable, por lo que existe una fuerza tangencial neta en la superficie del líquido, dirigida hacia su interior que se opone a que las moléculas de líquido se escapen de su superficie. Esta fuerza superficial lleva asociada una energía (que sería el trabajo necesario para arrancar una molécula de la superficie), definida como la diferenciaentre la energía de todas las moléculas junto a la superficie divisoria (de los dos medios) y la que tendrían si estuvieran en el interior de sus respectivos fluidos. Esta energía superficial ε es por tanto proporcional al área S de la superficie libre del líquido:

Existen muchos y variados procesos en los que el conocimiento de ciertos valores de propiedades, tanto físicas como químicas, de lasmaterias primas esenciales para el desarrollo de productos utilizados en la vida cotidiana, se vuelven imprescindibles para obtener dichos productos con la mejor calidad posible y que entreguen el mejor rendimiento que estos puedan dar. Algunas de dichas propiedades son la densidad, la viscosidad y la tensión superficial. Los fenómenos superficiales son aquellos fenómenos físicos en los queintervienen fundamentalmente las moléculas que se encuentran en la superficie de separación entre dos medios no miscibles. Para el método aplicado en este trabajo, los medios de interés son el agua y la propia atmósfera. [1] La energía de las moléculas en el interior del líquido, la cual depende directamente de la naturaleza del líquido principalmente, es diferente de la energía de las moléculas de lasuperficie, pues estas últimas sólo están ligadas a otras moléculas del propio líquido por un lado de la superficie divisoria. De este modo, las partículas que están en la capa superficial de un líquido poseen exceso de energía con relación a las que están en el interior, dentro del líquido cada partícula está rodeada por vecinas próximas que ejercen sobre ella fuerzas intermoleculares de cohesión;por simetría estas

ε =γ ⋅S
Donde:

(1)

γ

= Tensión superficial.

Existen varios métodos para la medición de la tensión superficial de los líquidos, entre los que destacan, el método de la burbuja creciente, el método del anillo, el método del capilar y el método de la cuerda; algunos otros dependen de la composición química para algunas sustancias, pero todos los mencionados...