Quimica De Superficie

FISICOQUIMICA
QUÍMICA DE SUPERFICIE
CAPITULO 13 FISICOQUIMICA (LEVINE) 5TAED.
CAPITULO 23.10 Y 28 QUÍMICA FÍSICA (ATKINS) 8VAED.
FISICOQUIMICA
INTERFASES
Lamayoríadelosprocesosfisicoquímicosnaturalesyartificialesocurrenensistemasheterogéneosendondelasdiferentesfasesquelascomponenetánseparadasporunainterfase,definidacomolaregióndelsistemamaterialcuyaspropiedadesfisicoquímicassemodifican.Lasinterfasespuedendefinirsesegúneltipodeestadodeagregacióndelasfasesquesepara:
Fisicoquímica
La importancia de las interfases en procesos de transferencia de materia es de gran importancia debido a la actividad superficial que presentan.
Interfase
sólido-sólido
INTERFASESSitenemosdosfasesencontacto,debendiferenciarseenalgunasdeestaspropiedadesyporlotantodebeexistirunazonadetransicióndondelaspropiedadescambiendesdesuvalorenuafasehastaelvalorqueadquierenenotra.
Fisicoquímica
La interfase es, por tanto, una región no homogénea, cuyas propiedades intensivas (en este caso la concentración) cambian con la posición.
INTERFASES
Fisicoquímica
En la mayoría de sistemas la fracción de moléculas en la región interfacial es muy pequeña y la influencia sobre las propiedades del sistema esdespreciable.
Normalmente el espesor de la región interfacial se limita a unos pocos diámetros moleculares (normalmente de 3 a 4 capas de moléculas) e implica por tanto una proporción pequeña de moléculas del sistema.
Existen, sin embargo, sistemas con una fracción significativa de moléculas en la superficie. Consideremos como ejemplo un litro de agua líquida, H2O (l), distribuida en dos formas:INTERFASES
Fisicoquímica
El 27.1% de la materia será superficial y no podrán despreciarse sus efectos sobre las propiedades del sistema en este caso. !!!!!!
Propiedades de las interfases
La frontera física entre dos fases es una SUPERFICIE. La interfase líquido-vapor es importante de considerar ya que es móvil. Ejemplos de interfase L-V son:
La tendencia natural de formar interfases esféricasse debe a las interacciones de las moléculas de líquido en cada interfase.
Fisicoquímica
i) Un líquido (en ausencia de otras fuerzas) tiende a adoptar forma esférica porque es la forma 3-D que asegura una mayor relación área/volumen.
1,25r1
1,25r1
Propiedades de las interfases
Desde un punto de vista molecular hemos de considerar las fuerzas intermoleculares que mantienen unidas lasmoléculas de líquido y que disminuyen su energía interna.
Las moléculas situadas en la superficie del líquido experimentan menos atracciones por parte de otras moléculas del líquido que las moléculas que se encuentran en el interior dé la fase líquida, por lo que presentan una energía media superior a la de las moléculas en el seno de la fase líquida.
La concentración de moléculas en la fase vapor estan baja que podemos ignorar las interacciones entre moléculas de la fase vapor y moléculas en la superficie del líquido.
Fisicoquímica
Propiedades de las interfases
Fisicoquímica
Normalmente, el trabajo que se invierte en aumentar el área de la superficie interfacial entre dos fases es positivo.
donde gab= tensión superficial o tensión interfacial.
Propiedades de las interfases
Como esnecesario un trabajo positivo para aumentar A, el valor de ges positivo.
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 ges también mayor.
La tensión superficial g tiene unidades de trabajo (o energía) por unidad de área.
FisicoquímicaPropiedades de las interfases
Las unidades para g en el sistema cgsson ergs/cm2 , o lo que es lo mismo, dinas/cm, ya que 1 erg =1 dina cm.
Las unidades del SI para g son J/m2=N/m.
Para la mayoría de los líquidos orgánicos e inorgánicos, los valores de g a temperatura ambiente se encuentran comprendidos entre 15 y 50 dinas/cm.
Para el agua, g tiene un valor muy alto, 73 dinas/cm a 20 ºC,...