Tensión superficial

Informe Fisicoquimica II
"Tensión superficial"

Profesor: Jorge Pavez

Leonel Llanos Silva

Introducción:
Las propiedades de las moléculas que componen el seno de un líquido definen varias
propiedades físicas o químicas pero hay ciertos comportamientos que no pueden ser
explicados sólo con el comportamiento de dichas moléculas como él porque las gotas de
agua tienden a formar esferas,la formación de espuma, entre otros fenómenos, los cuales
son determinados por las propiedades que poseen las moléculas de la superficie o
interfaz líquido/aire, las cuales tienen una mayor energía que el resto del sistema.
La tensión superficial se define como la variación de energía asociada a una variación en
la superficie de un cuerpo y depende principalmente de las moléculas que están enla
superficie. La adición de un soluto varía la tensión superficial dependiendo de las
interacciones que tenga con éste y de su concentración; un ejemplo son los detergentes
que disminuyen la tensión superficial del agua reduciendo la energía necesaria para
aumentar el área de la superficie y por ende, favoreciendo la formación de espuma
(mayor superficie que el líquido homogeneo).
En laexperiencia de laboratorio se estudió la tensión superficial de líquidos puros
(metanol, agua, ciclohexano) que tienen distintas interacciones entre sus moléculas y
también se midió la variación de la tensión superficial con la concentración de 1-octanol
que consta de un grupo poalr (OH) con una cadena anfipatica.
Para las mediciones se utilizó un tensiómetro de Dunouy el cual consta de un anilloque
se coloca en la superficie del líquido y registra la fuerza necesaria para estirar el líquido
(aumento superficial) hasta romperse.

Resultados y análisis:

Compuesto
agua
metanol
ciclohexano

Tensión superficial [dina/cm]
72,8
24,25
27,3
Tabla 1: Medidas de tensión superficial para compuestos puros.

El agua tiene un valor tan alto de tensión superficial debido a que ademásde las fuerzas
de dispersión, es altamente polar por lo que tiene fuerzas dipolo dipolo pero su interacción
más importante son los puentes de hidrógeno que brindan una gran cohesión entre las
moléculas de agua, por lo que se requiere una gran energía para separar éstas en
comparación a otros compuestos de incluso mayor peso molecular. Debido a lo anterior la
energía requerida para aumentarsu superficie es mayor también y se ve reflejado en el
valor obtenido para la tensión superficial.

La incapacidad de formar puentes de hidrógeno (metanol no tiene un protón
suficientemente deficiente en electrones) del metanol y ciclohexano es la razón de su
menor tensión superficial. Pese a que el metanol es polar y el ciclohexano no, se
esperaría que él tuviera mayor tensión superficial apesar de tener una región antipática,
que es muy pequeña, pero los resultados muestran que se requiere más energía para
separar las moléculas de ciclohexano lo cual podría explicarse si las moléculas de
ciclohexano están orientadas como "redes paralelas" una encima de otra que maximicen
las fuerzas de dispersión y de esta forma, la atracción entre ellas.

Concentración [mol/L]
Tensiónsuperficial [dina/cm]
0,1
26
0,25
24
0,5
26
0,75
28,5
1
25
Tabla 2: tensión superficial de solución de 1-octanol a cada concentración
Isoterma de adsorción de Gibbs para la disolución octanol + agua en el rango de
concentraciones medidas:

A la isoterma se le ha aplicado un ajuste lineal que da una ecuación de la recta : y =
26,33249 + 0,46308 x donde la pendiente corresponde a lavariación de la tensión
superficial con el cambio en el logaritmo de la concentración por lo que de acuerdo a la
expresión matemática de la isoterma de Gibbs:
∂
= −RxTxΓ = 0,46308
∂ln⁡
(m)
Considerando como temperatura de trabajo 25°C el valor correspondiente al exceso
superficial en el rango de concentraciones estudiado es de :
Γ = − 0,46308

dina
mol K
1
mol
∗
∗
= −1,9x10−11
cm...