Fís ic o -Qu ím ic a Ex p eri m en tal Aline Dal Conti Conti Lam pert Laux
Ex p eri m en to 11 : Deter m in ação d a Tens ão Su p erf ic ial: Mé to d o do Pes o d a Go ta
Alunos:
Michele Cristina Castellani Kirsten Sabrina de Quadros Thiago Farias Reis Vilmar Ibanor Bertotti Junior
Data:28/05/2014
Temperatura: 23°C Pressão: 1 atm
Objetivos
Determinar a tensão superficial da água pelo método do peso da gota; Determinar a tensão superficial e a CMC de uma solução de detergente; Avaliar o efeito da adição de um tensoativo sobre a tensão superficial da água.
Resul tados e D iscussã o
Água 0,2% 0,4%
Vazio 121,34 110,582 111,139
5 gotas 121,596 110,696 111,257
Diferença massa 1 gota (g) 0,256 0,0512 0,114 0,0228 Valores abaixo da tabela 2 0,118 0,0236 Valores abaixo da tabela 2
Achar a densidade – Temperatura 26ºC
Água 0,2% 0,4%
0,9475 0,94926 0,94926
Achar o volume
Água 0,2% 0,4%
0,048512 0,02164313 0,02240254
Achar o r
Água 0,2% 0,4%
0,164 cm valores abaixo da tabela 2 valores abaixo da tabela 2 Valor de f = 0,4497
Tensão superficial da água = 1,084
Concl usã o
1. Faça uma tabela de valores de tensão superficial para o mercúrio, água, acetona, tetracloreto de carbono, alguns alcanos e álcoois. Qual a faixa de valores para estes líquidos orgânicos? Qual das substâncias apresenta o maior valor de tensão superficial?
Substância Acetona Mercúrio Água Etanol Benzeno Tetracloreto de Carbono
Tensão Superficial (N/m, a 20ºC) 0,0237 0,4400 0,0788 0,0228 0,0288 0,0266
A tensão superficial varia entre 0,0228 a 0,44 [N/m], sendo que o mercúrio apresenta a maior tensão superficial, que é de 0,44 [N/m].
2. Na determinação da tensão superficial pelo método do peso da gota, em que situação deve-se usar o raio interno e em que situação deve-se usar o raio externo do tubo para se calcular a tensão superficial? O raio externo é utilizado quando o tubo estiver mergulhado no líquido, isto é, quando o líquido molhar o tubo; caso contrário, deve-se usar o raio interno do tubo.
3. Descreva outros métodos para a medida de tensão superficial. Faça ilustrações. O método de Du Nouy é um dos mais conhecidos. Medimos a força adicional ΔF que temos que exercer sobre um anel de alumínio justo no momento no qual a
lâmina de líquido vai se romper. A tensão superficial do líquido é calculada a partir do diâmetro 2R do anel e do valor da força ΔF que mede o dinamômetro.
O líquido é colocado em um recipiente, com o anel inicialmente submerso. Mediante um tubo que serve de sifão é extraído pouco a pouco o líquido do recipiente.
Na figura é representado:
1. O começo do experimento 2. Quando vai se formando uma lâmina de líquido. 3. A situação final, quando a lâmina compreende unicamente duas superfícies (nesta situação a medida da força é a correta) justo antes de romper-se. Só o anel tem a borda pontiaguda, o peso do líquido que foi elevado acima da superfície do líquido não perturbado, é desprezível. Nem todos os laboratórios escolares dispõe de um anel para realizar a medida da tensão superficial de um liquido, porém dispõe de um porta objetos para microscópio. Se trata de uma pequena peça retangular de vidro cujas dimensões são a=75 mm de comprimento, b=25 mm de largura e aproximadamente c=1 mm de espessura, seu peso é aproximadamente 4.37 g.
Pesamos primeiro o porta objetos no ar e a seguir, quando sua borda inferior toca a superfície do líquido. A diferença de peso ΔF está relacionada com a tensão superficial ΔF = 2· γ (a+c)
Puxamos o porta objetos para cima quase estaticamente. Justamente, quando deixa de ter contato com a superfície do líquido, a força F que exercemos para cima é igual a soma de:
O peso do porta objetos mg A força devida a tensão superficial da lâmina de líquido que se formou 2·γ (a+c) O peso do líquido ρgach que foi elevado uma altura h, sobre a superfície livre de líquido. Sendo ρ é a densidade do líquido.
4. A equação utilizada na determinação da tensão superficial pelo método do peso da gota é y = mg/2(pi) rf. O que significa cada termo da equação? Porque é necessário medir tanto a massa quanto o volume da gota? A que se deve o fator de correção f? Como a tabela de f em função de r/V 1/3 pode ser construída experimentalmente? Os termos da equação são: m (massa da gota), g (aceleração da gravidade), f (fator de correção em função do raio do tubo e do volume da gota) e r (raio do tubo). Para minimizarmos o erro experimental recomenda-se fazer a medida da massa de um número grande de gotas e depois dividir esse valor pela quantidade de gotas empregada. Como somente a porção mais externa da gota alcança a posição de instabilidade e cai e aproximadamente 40% do líquido que forma a gota permanece ligado ao tubo, deve-se calcular um fator de correção, que geralmente é de 0,6.
5. Qual a diferença entre tensão superficial e tensão interfacial? A noção de tensão superficial aplica-se à superfície de separação entre duas substâncias quaisquer, sendo então denominada tensão interfacial. Ao contrário da tensão superficial de um liquido, a tensão interfacial de um par de substâncias pode ser negativa; neste caso a energia potencial de coesão diminui à medida que a área da interface aumenta, e este aumento se produz espontaneamente por ser a adesão entre as moléculas mais intensa do que a coesão entre elas.
