INGENIERÍA BIOQUIMICA BIOQUIMICA
FISICOQUÍMICA PRÁCTICA No. 6
DETERMINACIÓN DETERMINACIÓN DE LA TENSIÓN SUPERFICIAL (ISOTERMICA) PARA P ARA SOLUCIONES DE COMPUESTOS SUPERFICIALMENTE SUPERFICIALMENTE ACTIVOS
SOLACHE BRITO DIANA GARCIA SIERRA MARÍA ELENA JOSÉ JUAN CRUZ GONZALEZ
NOVIEMBRE DE 2012
DETERMINACIÓN DE LA TENSIÓN SUPERFICIAL (ISOTERMICA) PARA SOLUCIONES DE COMPUESTOS SUPERFICIALMENTE ACTIVOS. OBJETIVO: Determinar la tensión superficial ( γ) de soluciones de alcoholes o esteres y determinar la relación de γ con la concentración de estos.
FUNDAMENTO TEÓRICO: Las moléculas de un líquido se atraen entre sí, de ahí que el líquido esté "cohesionado". Cuando hay una superficie, las moléculas que están justo debajo de la superficie sienten fuerzas hacia los lados, horizontalmente, y hacia abajo, pero no hacia arriba, porque no hay moléculas encima de la superficie. El resultado es que las moléculas que se encuentran en la superficie son atraídas hacia el interior de éste. Para algunos efectos, esta película de moléculas superficiales se comporta en forma similar a una membrana elástica tirante (la goma de un globo, por ejemplo). De este modo, es la tensión superficial la que cierra una gota y es capaz de sostenerla contra la gravedad mientras cuelga desde un gotario. Ella explica también la formación de burbujas. La tensión superficial se define en general como la fuerza que hace la superficie (la "goma" que se menciona antes") dividida por la longitud del borde de esa superficie. Por ejemplo,
Donde F es la fuerza que debe hacerse para "sujetar" una superficie de ancho l. El factor 2 en la ecuación se debe a que una superficie tiene dos "áreas" (una por cada lado de la superficie), por lo que la tensión superficial actúa doblemente. En 1805, el físico y médico inglés Thomas Young (1773-1829) demostró que las superficies se comportan como si tuviesen una membrana por encima. Los líquidos, en particular si están suspendidos en líquidos con los cuales no son miscibles, para eliminar los efectos de la gravedad tienden a asumir una forma esférica. Las gotas muy pequeñas de cualquier líquido son casi perfectamente esféricas; las de mayor tamaño se alargan debido al peso.
MATERIAL, REACTIVOS Y EQUIPO: Material:
Reactivos:
• Tubo capilar • Estalagmómetro • Matraces volumétricos
Alcohol etílico Agua
• Pipetas • Soporte Universal
PROCEDIMIENTO: a) En ambos métodos se preparan, a partir de una solución de concentración conocida, 4 soluciones en matraces volumétricos, de tal forma que cada una sea la mitad de la concentración de la anterior, procurando que cada solución sea homogénea totalmente y cuidando que la limpieza garantice que no haya otra sustancia que modifique la tensión superficial de las soluciones. b) Para el método del ascenso capilar, se monta el equipo como se ilustra y partiendo del dato de la tensión superficial del agua pura (71.97×10 -3 Nm-1) se calcula el radio del tubo capilar. c) Para el método del peso de gota, se calcula el radio del orificio de salida del estalagmómetro, con la ecuación correspondiente y la tensión superficial del agua. Se realiza el conteo de las gotas para cada solución 3 veces y se obtiene la media aritmética. La prueba se realiza con las soluciones en el orden de menor a mayor concentración. d) Con los datos obtenidos se elabora una gráfica de Tensión superficial en función de la concentración de alcohol.
RESULTADOS: Calculamos el radio por el método de ascenso capilar:
⁄ ⁄ ⁄
Se calcula el radio por el método del peso de gota,:
( ⁄⁄)
Utilizamos el Fd de:
⁄) ( ⁄
Obteniendo los siguientes datos: Alcohol % vol 0 12.5 25 50 100
Gotas totales 149 63 212 458 300
Gotas entre lineas 37 58 60 82 91
Peso del vaso de p.p 29.815 31.258 26.323 29.444 25.662
Peso de p.p con gotas 34.095 32.385 29.805 34.481 28.393
Capilaridad 1.9 1.4 1.6 0.85 0.45
CUESTIONARIO: 1.- ¿Qué factores determinan el tamaño de la gota que cae en el estalagmómetro?
El tamaño de la gota se puede determinar conociendo el peso o midiendo el volumen de las gotas del liquido que se van a desprender de un capilar o de un tubo estrecho, este montado verticalmente. El peso de la gota se relaciona con la fuerza esto es debido a la tensión superficial que se presenta. Cuando el peso de la gota ya no está equilibrada por la tensión superficial que se ejerce, esta se desprende a lo largo de la periferia exterior del extremo de la pipeta.
2.- ¿Qué modificaciones sugieres al método del capilar? Creemos que sería más sencillo al hacer el conteo de gotas poder utilizar un contador y así evitar el menor grado de error posible. Así como utilizar una piceta para hacer el llenado del tubo capilar ya que al tener una mayor presión en la sustancia a contar se evitan la formación de burbujas en esta. 3.- ¿Cuál es la concordancia entre los valores obtenidos para la tensión superficial y los citados en la literatura?
Peso de gotas 4.28 1.127 3.482 5.037 2.731
Peso con gota 0.02872483 0.01788889 0.01642453 0.01099782 0.00910333
Peso entre líneas 1.062818792 1.037555556 0.985471698 0.901820961 0.828403333
Tensión superficial 0.002677559 0.002613914 0.002482699 0.002271958 0.002086997
4.- ¿De qué manera afectan a la tensión superficial los llamados agentes tensoactivos? Los tensoactivos (también llamados surfactantes) son sustancias que influyen por medio de la tensión superficial en la superficie de contacto entre dos fases (p.ej., dos líquidos insolubles uno en otro). Cuando se utilizan en la tecnología doméstica se denominan como emulgentes o emulsionantes; esto es, sustancias que permiten conseguir o mantener una emulsión. Los tensoactivos se componen de una parte hidrófoba y el resto hidrófilo, o soluble en agua. Las moléculas del agente superficial forman una especie de "puente" entre las fases polar y no polar, haciendo así que la transición entre ambas sea menos brusca.
El agente tensoactivo ha de estar equilibrado en cuanto a poseer la cantidad adecuada de grupos hidrosolubles e hidrófobo para que se concentre en la interfase, y de esta forma haga descender la tensión interfacial. Si la molécula es demasiado hidrófila, permanecerá en el interior de la fase acuosa y no ejercerá efecto algunos sobre la interfase, de la misma forma que si es demasiado hidrófoba se disolverá por completo en la fase no acuosa y aparecerá muy poca cantidad en la interfase. Por tanto, un agente superficialmente activo ha de estar formado por una porción hidrófila y otra hidrófoba, equilibradas de tal modo que cuando se disperse inicialmente en la fase hidrófoba o en la acuosa, emigre a la interfase y se oriente con el grupo hidrófilo en el agua y el grupo lipófilo en la fase hidrófoba.
REFERENCIAS: http://es.wikipedia.org/wiki/Tensoactivo http://es.wikipedia.org/wiki/Tensión_superficial Libro: Glenn H. Brown. “Química Cuantitativa”. 1ª edición. Editorial Reverte.
