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Guía de trabajos de laboratorio - Química Industrial
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La guía cuenta con 5 trabajos prácticos de laboratorio, con sus objetivos, materiales necesarios y procedimientos.
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE LUJÁNDEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS
GUÍA DE TRABAJOS PRÁCTICOS
QUIMICA INDUSTRIAL
(10892)
INGENIERIA INDUSTRIAL
CURSO 2019
DOCENTES:
MASTRANGELO, Martina
CUFRE, Juan
DELUCHI, Guido
BENITEZ, Jésica
, UNLu-Dto. De Ciencias Básicas-Química Industrial 2019 (cod.10892)-TP 1
TRABAJO PRÁCTICON° 1
TENSIÓN SUPERFICIAL
1. Introducción
Al buscar una explicación a nivel sub-microscópico del fenómeno de la tensión superficial,
aceptamos en primer lugar que a causa de las fuerzas de Van der Waals las moléculas que están en
contacto con sus vecinas están en un estado menor de energía que las que están aisladas: para
evaporar un líquido es necesario entregarle energía al sistema.
Mientras en un líquido las moléculas interiores tienen todas las moléculas vecinas que podrían
tener, las partículas del contorno (su interfase), tienen menos partículas vecinas y en consecuencia un
estado más alto de energía. Energéticamente, las moléculas situadas en la superficie tienen una
mayor energía promedio que las situadas en el interior.
Puesto que todo sistema tiende a disminuir la energía total, tenderá espontáneamente a
disminuir el número de moléculas situadas en la superficie, de ahí la reducción de área hasta el
mínimo posible.
Observamos como propiedad macroscópica que los líquidos ofrecen resistencia para aumentar
el valor del área de su superficie. Llamamos tensión superficial de un líquido a la cantidad de energía
necesaria para aumentar la extensión de su superficie en una unidad de área. La tensión superficial
suele representarse mediante la letra (gamma), y sus unidades sonN·m-1=J·m-2.
La tensión superficial permite a algunos insectos, como el “zapatero” (Gerrislacustris),
desplazarse por la superficie del agua sin hundirse ó puede afectar a objetos de mayor tamaño
impidiendo, por ejemplo, el hundimiento de una flor.
Estos fenómenos se deben a que el líquido se resiste a aumentar la extensión de la superficie de
la interfase líquido-vapor, que se comporta como una membrana.
Algunas propiedades de la tensión superficial ().
- Es siempre > 0, ya que para aumentar el área superficial hace falta llevar más moléculas a la
superficie, con lo cual aumenta la energía delsistema.
- El valor de depende de la magnitud de las fuerzas intermoleculares en el seno del líquido.
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, UNLu-Dto. De Ciencias Básicas-Química Industrial 2019 (cod.10892)-TP 1
De esta forma, cuanto mayor sean las fuerzas de cohesión del líquido, mayor será su tensión
superficial. Podemos ilustrar este ejemplo considerando tres líquidos: hexano, agua y mercurio. En el
caso del hexano, las fuerzas intermoleculares son de tipo fuerzas de Van der Waals de dispersión o de
London; el agua tiene interacciones de puente de hidrógeno, de mayor intensidad; y el mercurio está
sometido al enlace metálico, la más intensa de las tres. Así, la crece del hexano almercurio.
Para un líquido dado, el valor de disminuye con la temperatura, debido al aumento de la
agitación térmica, lo que redunda en una menor intensidad efectiva de las fuerzas intermoleculares. El
valor de tiende a cero conforme la temperatura se aproxima a latemperatura crítica Tc del
compuesto. En este punto, el líquido es indistinguible del vapor, formándose una fase continua donde
no existe una superficie definida entreambos.
Se llama ángulo de humectanciaal que forma la superficie de un líquido al entrar en contacto con
un sólido. El valor de este ángulo de contacto depende principalmente de la relación que existe entre
las fuerzas cohesivas del líquido y las fuerzas adhesivas entre el líquido y el sólido. Cuando las
fuerzas adhesivas con la superficie del sólido son muy grandes en relación a las fuerzas cohesivas, el
ángulo de humectancia es reducido, teniendo como resultado que el líquido moja lasuperficie.
Consideremos un líquido que ha caído sobre una superficie sólida: si es atraído fuertemente por
la superficie sólida (por ejemploagua sobre un sólido hidrófilo) la gota se extenderá completamente por
el sólido y el ángulo de contacto será aproximadamente 0º. Para los sólidos que no atraigan tan
fuertemente al líquido, el ángulo de contacto puede variar entre 0º y 30º. Si la superficie del sólido no
interactúa con el líquido el ángulo de contacto será mayor (90º- 150º) e incluso cercano a 180º. En
estos casos el líquido reposa sobre la superficie, sin extenderse sobre ella. Ejemplo: el agua cuando
no moja, cuando se observa el denominado “efecto Lotus” debido a que esa planta tiene hojas que
desarrollan esta habilidad mediante pequeñas protuberancias. Al disminuir el área de contacto y
ofrecer sólo interacciones de dispersión, se comportan comosuperhidrófobas.
La descripción teórica del ángulo de humectancia() apareció como la consideración del equilibrio
termodinámico de tres fases: la fase líquida de la gota (L), la fase sólida de la superficie (S) y la fase gas
del aire del ambiente (V), que es una mezcla de la atmósfera ambiente y una concentración equilibrada
de vapor del líquido ó incluso puede ser otro líquido inmiscible.
En equilibrio, el potencial químico en las tres fases deberá ser igual. Sin embargo, es conveniente
enmarcar la discusión en términos de energías intersuperficiales(interfaciales). Si definimos la energía
intersuperficialsólido-vapor como SV, la energía sólido-líquido como
SLy la energía líquido-vapor (véase tensión superficial) como LV, podemosescribir una ecuación
que pueda satisfacer el equilibrio (conocida como la ecuación de Young):
SV = SL + LV . cos
Soluciones para medir la tensión superficial de superficies de plásticos poliméricos.
Para que los materiales plásticos posean una cierta adherencia ó pueda imprimirse
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