Tension Superficial - Nota: 40 PDF

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Este informe pertenece a una practica de laboratorio acerca de la tensión superficial del agua, contiene los resultados experimentales comparados con los teóricos....

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DETERMINACION DE LA TENSION SUPERFICIAL DE LIQUIDOS PUROS Y SOLUCIONES

DETERMINATION OF SURFACE TENSION OF PURE LIQUIDS, SOLUTIONS Camilo A. Zabaleta, Carlos A. morales, Guillermo A. Maldonado 1. Estudiantes Facultad Ciencia y educación – licenciatura Química Universidad distrital francisco José de caldas UDFJC *[email protected]

RESUMEN: El objetivo principal de esta práctica de laboratorio es relacionar la tensión superficial de diferentes fluidos esto con el fin de saber las diferentes tensiones superficiales de los diferentes fluidos o mezclas; nos propusimos determinar la tensión superficial del agua, para luego hacer dos soluciones, una con jabón líquido y otra con cloruro de sodio, luego de haber preparado estas dos mezclas y haber tomado los respectivos datos de cada una, los comparamos con los obtenidos al analizar el agua pura y de esta manera podemos evidenciar como varia la tención superficial al agregar un electrolito fuerte y un detergente. PALABRAS CALVE: Tensión Superficial, Fluido, Solución, Mezcla, Sustancia Pura, Electrolito. ABSTRACT: The main objective of this lab is to relate the different fluids surface tension of this in order to know the different surface tensions of different fluids or mixtures; we decided to determine the surface tension of water, and then make two solutions, one with liquid soap and one with sodium chloride, after preparing these mixtures and taking the respective data of each, compared with those obtained by analyzing pure water and thus can show as retaining surface varies to add a strong electrolyte and a detergent. KEYWORDS: Surface tension, fluid, solution, mix, pure substance, electrolyte.

INTRODUCCION: La tensión superficial es una propiedad de la superficie de un fluido que permite soportar una fuerza externa. Se puede observar, por ejemplo, cuando ciertos insectos se sostienen sobre la superficie del agua e igual ocurre con algunos objetos. La tensión superficial está causada por la atracción entre moléculas semejantes y es la responsable de muchos de los comportamientos de los líquidos. Se llama cohesión. La tensión superficial tiene la dimensión de fuerza por unidad de longitud o de energía por unidad de área. A nivel microscópico, la tensión superficial se debe a que las fuerzas que afectan a cada molécula son diferentes en el interior del líquido y en la superficie. Así, en el interior de un líquido cada molécula está sometida a fuerzas de atracción que en promedio se anulan, lo que ocasiona que la molécula tenga una energía bastante baja. Sin embargo en la superficie hay una fuerza neta hacia el interior del líquido.

Esta fuerza que actúa tangencialmente en la superficie del líquido, y tiende a contraerla, es la tensión superficial del liquido .

La tensión superficial se opone al incremento de superficie ya que supone un aumento de la energía de gibbs del sistema y la condición de equilibrio exige que el sistema evolucione hasta que G sea mínima a presión y temperatura constantes. El tensiómetro o estalagmometro de traube es de los dispositivos más empleados para la determinación de la tensión superficial e interfacial de los líquidos. Consta de un tubo vertical de vidrio con un ensanchamiento situado entre un envase superior y otro inferior provisto ambos de sendas escalas gravadas sobre el vidrio en divisiones arbitrarias; al extremo del tubo posee un ligero aplastamiento que constituye una pequeña plataforma plana.

Para Lograr determinar la tensión superficial hay que medir la fuerza necesaria que es necesita para desprender una gota de un líquido que gotea a través de un capilar, este se denomina el método del peso gota o método del estalagnometro. Debido a la tensión superficial, las gotas pequeñas de un líquido tienden a adquirir forma esférica. Cuando se forma la gota, la tensión superficial tiende a comprimirla reduciendo al mínimo posible la superficie de la misma, resultando así esférica la gota. Muchas manifestaciones de la tensión superficial: Transformación de un chorro de líquido en gotas, curvatura de un líquido en las paredes del recipiente que lo contiene, permiten encontrar relaciones de proporcionalidad entre la densidad de un líquido (masa de la unidad de volumen) y su tensión superficial, de forma que siempre este es mayor en los líquidos más densos. Adhesión: la adhesión es la propiedad de la materia por la cual se unen dos superficies de sustancias iguales o diferentes cuando entran en contacto y se mantienen juntas debido a las fuerzas intermoleculares que actúan al interior del fluido. Cohesión: la cohesión es distinta de la adhesión. La cohesion es la fuerza de atracción entre partículas adyacentes dentro de un mismo cuerpo, Es la atracción entre moléculas que mantiene unidas las partículas de una sustancia, En el agua la fuerza de cohesión es elevada por causa de los puentes de hidrogeno que mantienen las moléculas de

agua fuertemente unidas, formando una estructura compacta que la convierte en un líquido casi incompresible. Factores que afectan la tensión superficial: Entre estos se encuentran las sustancias tensoactivas las cuales disminuyen la tensión superficial del agua; las sales las cuales aumentan la tensión superficial y la temperatura la cual tiene una relación inversa con la tensión superficial.

MATERIALES Y METODOS Materiales



Termómetro con precisión de lectura de 1 °C.



Balanza analítica con precisión de pesada de 1 mg o 0,1 mg



Bureta de 25 mL con división de escala de 0,1 mL. (La punta de la bureta debe ser lo más fina posible y estar perfectamente limpia).



Vasos de precipitado de 250 y 100 mL.



Probeta de 100 mL.



Balones aforados de 100 mL



Recipientes pesa sustancias capacidad de 20mL



Picnómetro



Soporte universal.



Pinzas y nueces.



Guantes desechables de látex.



Jeringa desechable.

Reactivos

metálicos

o

de

vidrio

con



Agua destilada



Etanol 96 %



Cloruro de Sodio (Sal de cocina)



Detergente líquido comercial (Limpiador de pisos o lava loza)

Metodología Utilizando la guía de laboratorio y los conceptos explicados por el profesor, nos disponemos a seguir una metodología para la correcta elaboración de la práctica. Medir las densidades de los líquidos con un picnómetro previamente calibrado, luego el picnómetro se llena con el líquido a medir a temperatura ambiente, hasta que el líquido rebose y se coloca un tapón, enseguida se pesa el picnómetro lleno y se calcula la masa del líquido en el picnómetro. Después se calcula la densidad del líquido con la masa determinada y el volumen del picnómetro. Posteriormente se determina la tensión superficial de un líquido llenando una bureta con este hasta una marca determinada. Después se ajusta la bureta en un flujo de alrededor de 4-7 gotas por minuto. Una vez ajustado se utiliza un pesa sustancias previamente pesado para recoger 50 gotas. Después se pesa el recipiente con el líquido recolectado y se calcula su masa. Enseguida se registra la temperatura del líquido y se calcula la densidad del mismo, el volumen promedio de la gota y el valor del radio del capilar.

Resultados y discusión: Etanol (C2H6O) Volumen de la gota (m3)

0.061

Solución de Solución Agua cloruro de acuosa de (H2O) sodio (NaCl) jabón al 1% 0.068

0.025

0.061

Masa de gota (g)

la

Densidad del líquido Kg/m3 Temperatura (°C)

0.0208

0.071

0.025

0.0615

969

1071

0.997

996.2

24

24

24

24

X

4.81x10-3

3.25x10-3

4.54x10-3

3.37x10-3

Θ

1.19

1.19

1.19

1.19

Tensión superficial 30.53 98,86 36,36 88.68 (mN/m) Tabla 1: tensión superficial de los reactivos de la práctica

-Cálculos y Datos: se utilizaron las siguientes formulas:

-

para hallar el radio de la bureta: r=

-

m ( gota ) . g 2π .

para hallar el valor de x de los líquidos: r √v '

x= 3 -

para hallar el valor de θ

2

3

θ=1,19553+ 0,252149 x +1,87333 x −2,36412 x +0,683521 x

4

para hallar el valor de la tensión superficial:

-

¿

v' . d . g . θ 2π .r

Un ejemplo de esto fue :

 solución de NaCl al 1M:

x=

1.329 x 10−3 c m3 =3.25 x 10 3 3 3 √ 0,068 cm

θ=1,19553+0,252149( 3.25 x 10 −3 ) +1,87333 ( 3.25 x 10− 3 )2−2,36412 ( 3.25 x 10−3 )3 +0,683521 ( 3.25 x 10 = 1.19

3 2 ( 0.068 ). ( 1041 kg /m ) .( 9,8 m /s ) . ( 1.19 ) .(

¿

2 π .(1.329 x 10−3 m3 )

1000 mN ) 1N

=98.86 mN / m

Los resultados de la práctica demuestran que la masa es directamente proporcional a la tensión superficial, como es el claro caso del NaCl y el etanol, con la variante de que al pasar flujo de viento mientras se tomaba la muestra en el vidrio de reloj, se fue una parte de esta, esto debido a que el etanol es una sustancia volátil, una de las dudad que nos genero fue al hallar los datos del agua con jabón al 1% debido a que la densidad no vario sino después de la quinta cifra decimal los que nos sugiere que el cambio fue mínimo o nulo cosa que puede ser causa de que el jabón es un tensoactivo o surfactante, que es una sustancia

que en bajas concentraciones, disminuyen bruscamente la tensión superficial, pero no fue identificado ya que la disminución fue desde la sexta decima además de que el valor de θ para nuestro caso nos dio prácticamente igual, esto nos sugiere que el valor asignado es una constante, y solo depende de la muestra. Entonces podemos decir que De acuerdo a los resultados obtenidos se pudo evidenciar los diferentes factores que pueden afectar la tensión superficial, como lo son la masa de la sustancia y la densidad. El etanol de los tres líquidos utilizados era el de la menor masa y densidad y del cual el valor de la tensión superficial obtenido era menor, por lo que se puede deducir que una sustancia al tener una baja masa y densidad también lo será su tensión superficial. Conclusiones: Al finalizar esta práctica se puede concluir:  una sustancia como en el caso del agua se ve afectado por los tensoactivos, disminuyendo o incrementado su densidad, esto los vimos reflejado en la solución de NaCl y con jabon.  Se pudo evidenciar como la tensión superficial es directamente proporcional a la densidad del líquido, ya que si la densidad es baja, la tensión superficial también.  La temperatura es un factor importante para determinar la tensión superficial, esta debe estar constante para que no ocurran cambios durante la práctica, debido a que a un aumento de temperatura disminuye la tensión superficial.  En el caso del etanol su tensión superficial marco el valor más bajo en el experimento. por ende esta al tener la tensión superficial más baja, también era la que menos fuerza de cohesión presentaba.  Sabiendo que el agua es una sustancia más polar, que las otras sustancias, esta tendrá una tensión superficial mayor, por ende caerán menor número de gotas, en comparación al número de gotas que caigan con respecto a los alcoholes y la acetona. BIBLIOGRAFIA:

_ Fisicoquímica, Autor: Gilbert W. Castellan, Ed. Pearson, Pag: 433, Tema 18"Fenómenos superficiales"". _ Giancoli, C. Douglas. Física .Principios con aplicación. Sexta edición. Pearson Educación, México, 2006 _ Resnick, Robert & Halliday, David (2004) (en español). Física 4ª. CECSA, México....