TENSIÓN SUPERFICIAL

Laboratorio #4

TENSIÓN SUPERFICIAL

I. Objetivos

·         Relacionar la tensión superficial con la capilaridad.

·         Calcular la  tensión superficial de  diferentes  líquidos por el método del capilar.

·         Explicar fenómenos asociados con la tensión superficial.

II. Resumen

El objetivo principal de este trabajo práctico fue  de relacionar la tensión superficial con la capilaridad. Éstas se calcularon a partir de la toma de las medidas en mm de  cuando  el  liquido por  acción  de  la  tensión  superficial sube  atreves del  capilar a . Luego de esto se procedió a aplicar la fórmula para calcular  el radio del capilar para utilizarlo como  referencia para  los  demás  líquidos.  Al calcular la tensión superficial para el agua a  35°C  fue de:  , a  40°C fue de:   mientras  que  para  el  etanol  a  35° fue de:   y a  40° fue de:    y para la  acetona  los  resultados  fueron de:  a  35° mientas  que  a  40°  fue de  .

III. Introducción

Cuando se trata de los líquidos, su superficie se comporta como si fuera una membrana elástica tensa, propiedad que se conoce como tensión superficial. Esto se debe a que cualquier partícula en el seno de un líquido se encuentra rodeada de otras partículas que ejercen sobre ellas fuerzas iguales en todas direcciones, por lo que se equilibran entre sí; otras partículas que se encuentran en la superficie libre, solo están rodeadas por un lado por partículas que, al atraerla hacen que aparezcan fuerzas laterales en todas direcciones que tienden a disminuir el área de la superficie libre del líquido, y una fuerza hacia el interior del líquido que tiende a disminuir su volumen. En el siguiente laboratorio se procederá a calcular la tensión superficial de un grupo de líquidos utilizando el método de la capilaridad que es el resultado de La tensión superficial, junto a las fuerzas que se dan entre los líquidos y las superficies sólidas que entran en contacto con ellos. Carreon Alvarado Sergio, 2009.

IV. Materiales y Reactivos

            Materiales

   

VII. Discusión:

La tensión superficial es el fenómeno por el cual la superficie  de un líquido tiende a comportarse como si fuera una delgada membrana  elástica. Este efecto permite a algunos insectos, desplazarse por la  superficie del agua sin hundirse. 

Los resultados obtenidos durante el experimento fueron variados, esto puede observarse en el porcentaje   de error de cada una de las etapas del mismo.

En el caso del agua se observa que tiene una tensión superficial relativamente elevada en comparación con la del etanol; esto se debe a la masa de cada una de las sustancias, para cada una de las sustancias se procedió a calcular la tensión superficial de manera experimental utilizando el método de la capilaridad que a su vez se basa en la ley de Jurin que define la altura que se alcanza cuando se equilibra el peso de la columna de líquido y la fuerza de ascensión por capilaridad.

Para el agua a diferentes temperaturas se obtuvieron los siguientes resultados para la tensión superficial:  (T ambiente);  (35°C) y  (40°C). Los porcentajes de error variaron esto porque en el caso de la tensión superficial para la temperatura ambiente el %de error fue de cero, mientras que aumento significativamente en el caso de las otras temperaturas esto podría deberse a que al momento de hacer los cálculos se contaban con datos teóricos sobre la densidad del agua a diferentes temperaturas y en el caso del porcentaje de error también se utilizaron valores teóricos sacados de tablas que no certifican sean los mas precisos, por ende podrían considerarse estos como valores promediados, y no realmente exactos; sin embargo, la parte mas importante era demostrar que a una temperatura ambiente la tensión superficial del agua era de y esto se consiguió satisfactoriamente.

Para el etanol se obtuvieron las siguientes tensiones superficiales:  (T ambiente);  (35°C) y  (40°C). En este caso el cálculo para tensión superficial a temperatura ambiente para el etanol estuvo bastante cercano y en el caso de las otras tensiones superficiales el porcentaje de error no fue tan elevado; sin embargo, al igual que en el caso del agua se utilizaron valores teóricos obtenidos de tablas que no aseguran sean valores reales o los más confiables.

En el caso de la acetona los resultados fueron los siguientes:   (T ambiente);  (35°C) y  (40°C). En este caso los porcentajes de error fueron bastante bajos también lo que indica que los valores estuvieron muy cerca o próximos a los valores teóricos investigados.

Los radios utilizados una vez se calcularon fueron:
 para el agua;  para el etanol y  para la acetona. Como se conoce el radio es relativamente pequeño y a su vez importante porque de el dependen en gran medida las interacciones con las moléculas vecinas mas cercanas.

Tal y como dice la teoría La tensión superficial depende de la naturaleza del líquido, del medio que le rodea y de la temperatura. En general, la tensión superficial disminuye con la temperatura, ya que las fuerzas de cohesión disminuyen al aumentar la agitación térmica.

La influencia del medio exterior se comprende ya que las moléculas del medio ejercen acciones atractivas sobre las moléculas situadas en la superficie del líquido, contrarrestando las acciones de las moléculas del líquido.

 Debido a estas interacciones es que la tensión superficial del agua siempre será mayor que la del etanol y la del etanol será a su vez menor que la de la acetona. Ya que en el agua existen un número mayor de interacciones que en el etanol y en la acetona hay mas que en las del etanol.

Cuestionario

1.      ¿Qué es tensión superficial?

Es  el fenómeno por el cual la superficie  de un líquido tiende a comportarse como si fuera una delgada membrana  elástica. Este efecto permite a algunos insectos, desplazarse por la  superficie del agua sin hundirse.

2.      ¿Cuántos tipos  de  capilaridad  existen?

Hay capilaridad positiva y negativa.

·         capilaridad positiva, cuando  el agua sube por el capilar, el menisco en este caso será cóncavo.

·         capilaridad negativa, ejemplo el mercurio prácticamente no sube por el capilar, el menisco en este caso será convexo.

3.      ¿Qué relación hay entre capilaridad y tensión superficial?

El fenómeno de la capilaridad supone el ascenso o descenso de un líquido en un tubo de pequeño diámetro (tubo capilar), o en un medio poroso, debido a la acción de la tensión superficial del líquido sobre la superficie del sólido. La capilaridad, o acción capilar, depende de las fuerzas creadas por la tensión superficial y por el mojado de las paredes del tubo. Si las fuerzas de adhesión del líquido al sólido (mojado) superan a las fuerzas de cohesión dentro del líquido (tensión superficial), la superficie del líquido será cóncava y el líquido subirá por el tubo, es decir, ascenderá por encima del nivel hidrostático. Este efecto ocurre por ejemplo con agua en tubos de vidrio limpios. Si las fuerzas de cohesión superan a las fuerzas de adhesión, la superficie del líquido será convexa y el líquido caerá por debajo del nivel hidrostático.

4.      ¿Cómo explicarías  la alimentación de los  árboles por  el tallo?

Como el  agua tiene una gran tensión superficial debido a sus enlaces de hidrógeno, los cuales  buscan adherirse a las paredes del tubo, esto hace que tenga una gran capilaridad, algo que resulta indispensable para que el agua pueda subir por el tallo de plantas, árboles .

5.      ¿Qué  conceptos físicos están asociados en esta  actividad?

   Conceptos  como  capilarida, tensión superficial, fuerzas de  cohesión y adhesión.

6.      ¿Cómo  se explica  que una hoja de  afeitar  flote  en el  agua , si la  densidad del  acero es  mayor  que  la  del acero.?

Las moléculas en el interior de un líquido están rodeadas por todos los lados de otras moléculas, pero en la superficie del líquido esto no es así ya que no hay moléculas por encima de las que se encuentran en la superficie.

Así, si se desplaza ligeramente una molécula superficial, los enlaces moleculares con el resto de moléculas se alargan, de manera que se produce una fuerza restauradora que tensa la molécula de nuevo hacia la superficie.

Estas fuerzas son las causantes que la hoja de  acero no se hunda dentro del agua. La fuerza restauradora que se ejerce por unidad de longitud se llama coeficiente de tensión superficial, y para el caso del agua vale 0.073 N/m. En el espacio (en ausencia de la fuerza de la gravedad).

7.      ¿Qué son líquidos no asociados y líquidos asociados?

·         Los líquidos cuyas moléculas se mantienen unidas por puentes de hidrógeno se denominan líquidos asociados.

·         Los líquidos no asociados son aquellos que están  libre y no cumple una función.

Conclusiones

·         Nuestro primer objetivo era el de Relacionar la tensión superficial con la capilaridad. Una vez se realizo el experimento con los tres diferentes tipos de sustancias se pudo determinar que la capilaridad supone el ascenso o descenso de un líquido en un tubo de pequeño diámetro, o en un medio poroso, debido a la acción de la tensión superficial del líquido sobre la superficie del sólido. La capilaridad, o acción capilar, depende de las fuerzas creadas por la tensión superficial y por el mojado de las paredes del tubo. Si las fuerzas de adhesión del líquido al sólido (mojado) superan a las fuerzas de cohesión dentro del líquido (tensión superficial), la superficie del líquido será cóncava y el líquido subirá por el tubo, es decir, ascenderá por encima del nivel hidrostático. Dicho efecto puede producirse en el agua y en otro tipo de sustancias que también experimentan este fenómeno.

·      El segundo de nuestro experimento  era: Calcular la  tensión superficial de  diferentes  líquidos por el método del capilar, en este caso se debe tener presente que el método del capilar es considerado uno de los métodos más exactos.

 Y se pueden observar los resultados de calcular la tensión superficial para el agua, el     etanol y la acetona en la siguiente tabla:

·          ·           Nuestro último objetivo consiste en: Explicar fenómenos asociados con la tensión superficial. Para este caso se debe tener presente que la tensión superficial es un fenómeno que en si depende de muchas cosas, por ejemplo, de la temperatura, entre mayor temperatura menor tensión superficial y esto se ha logrado comprobar es este laboratorio; sin embargo, también depende de otro tipo de factores como la densidad ya que a menor densidad menor tensión superficial; ahora bien, el fenómeno de tensión superficial se relaciona a su vez con otro tipos de fenómenos dentro de los cuales ya hemos mencionado la capilaridad, pero, no es el único. Existe un fenómeno conocido como: Tensoactividad, que es fenómeno por el cual una sustancia reduce la tensión superficial al disolverse en agua u otra solución acuosa. Sin embargo, a la hora de calcularse la tensoactividad se necesitarían utilizar otro tipo de técnicas experimentales.

BIBLIOGRAFIA

1.      Carreon, S. Ensayos de  Tensión Superficial. Buenas tareas  2009.Disponible en:

http://www.buenastareas.com/ensayos/Tension-Superficial/2273313.html

2.      Nupieri, M.Hoja de  datos de  seguridad Msds.Cia Quimica Argentina acetona. (Febrero 2006).Disponibleen:http://www.ciaquimica.com.ar/pdf/msds/1029ACETONA_DMK_MSD.pdf.

3.       Alvarez,J. Hoja de  seguridad. Disponible en : http://www.arvicr.com/PDF/REACTIVOS%20QUIMICOS%20PARA%20LABORATORIOS%20(SOLVENTES%20ORGANICOS)/HOJAS%20DE%20SEGURIDAD/ALCOHOL%20ETILICO%20ABSOLUTO.pdf