OIL ENGIEER

Ingeniería en Petróleo - UNC

M. Carrión

Presión Capilar
Química de superficies
Interfase:
En un sistema, cuando se tienen en cuenta efectos superficiales, es
evidente que cada fase no es homogénea en toda su extensión. Por ejemplo,
en un sistema compuesto por las fases A y B , las moléculas que se
encuentran en la zona de contacto entre las fases A y B, o muy próximas a
ella, tienenclaramente un entorno molecular distinto al de las moléculas
que se encuentran en el interior de cada una de las fases. La región
tridimensional de contacto entre las fases A y B, en la cual las moléculas
interaccionan con moléculas de ambas fases. , Se denomina capa interfacial
o interfase. El espesor de esta región es de unas pocas moléculas siempre
que no existan iones presentes.

Lafigura es un dibujo esquemático de la sección transversal de un sistema
bifásico con una superficie interfacial plana. Todas las moléculas contenida
en los bloques denominados A y B respectivamente, tienen el mismo
entorno y forman parte de la misma fase,. La capa interfacial está
representada en color gris, y es una zona de transición entre las fases A y
B, y NO es homogénea.
Energíasuperficial y tensión superficial
Una molécula situada en el interior de un líquido está completamente
rodeada por otras moléculas, y en consecuencia resulta atraída igualmente
en todas direcciones. Sobre una molécula situada en la superficie, sin
embargo, existe una atracción resultante hacia adentro, debido a que el
número de moléculas por unidad de volumen es mayor en la masa del
líquido queen el vapor. Como consecuencia de esta atracción hacia
adentro, la superficie de un líquido tiende siempre a contraerse para que su
área sea la menor posible. Esta es la razón por la cual las gotas de líquido y
las burbujas de gas en un líquido resultan esféricas, al ser entonces la

Reservorios I
Marcelo Gustavo Carrió n

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superficie un mínimo para un volumen dado, tendiendo siempreel sistema
hacia el equilibrio, disminuyendo su energía libre.
Para aumentar el área de la superficie será necesario evidentemente
realizar un trabajo con el fin de llevar las moléculas desde la masa del
líquido hasta la superficie, venciendo la fuerza atractiva hacia el interior.
Este trabajo necesario se denomina energía superficial

Sea A el área de la superficie interfacial entre lasfases α y β . El número
de moléculas contenidas en la región interfacial es proporcional a A.
Supongamos que aumenta el área de la superficie interfacial en una
cantidad ∂A . El aumento en el número de moléculas en la región de la
interfase es proporcional a ∂A . La constante de proporcionalidad es σ ,
donde depende de la naturaleza de las fases en contacto. El trabajo
reversible necesariopara aumentar el área interfacial es σ ∂A . A la
magnitud σ se la llama tensión interfacial.
Cuanto mayores son las interacciones intermoleculares en un líquido,
mayor es el trabajo necesario para trasladar las moléculas desde el interior
del líquido hasta la superficie, por lo que el valor de la tensión interfacial
será mayor.
Cabe destacar que la tensión interfacial, o también llamadatensión
superficial, en el caso que uno de los fluidos en consideración sea aire,
tiene unidades de trabajo por unidad de área, o bien de fuerza por unidad de
longitud.
Angulo de contacto

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Marcelo Gustavo Carrió n

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Supongamos un líquido L que reposa sobre la superficie de un sólido S y
llega al equilibrio con el ángulo de contacto, medido en el líquido, igual a
θ . G esel gas, en contacto con el sólido y el líquido. En el equilibrio las
fuerzas que actúan en las interfases deben contrarrestarse y suponiendo
que esto puede representarse por tensiones superficiales que actúan en la
dirección de las superficies, se sigue que :
σ gs = σ ls + σ gl cosθ

(ecuación de Young – Dupre)
Se puede ver que el ángulo de contacto depende así de las tres tensiones...