Tension Superficial[1]

5/8/2018 Tension Superficial[1] - slidepdf.com

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UNIVERSIDAD NACIONALUNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

FACULTAD DE QUIMICA E INGENIERÍA QUIMICA

E.A.P. DE INGENIERIA QUIMICA

Laboratorio de Físico-Química II

TEMA : VARIACION DE LA SOLUBILIDADCON LA TEMPERATURA

PROFESOR : TORRES DIAZ, FRANCISCO

ALUMNOS : Tessen Rodríguez Ronald D. (06070083)

Reyna Mendo Kiara Wendy (06070027)

GRUPO : D

FECHA DE REALIZACION : 21/04/08

FECHA DE ENTREGA : 28/04/08

2008

CONTENIDO.

I. Resumen...........................................................................................................1

II. Introducción.....................................................................................................2

III. Principios Teóricos..........................................................................................3



IV. Tabla de datos experimentales y teoricos........................................................4

V. Cálculos...........................................................................................................5

VI. Conclusiones y Recomendaciones...................................................................8

VII. Bibliografia......................................................................................................9

VIII. Apendice........................................................................................................10

• Cuestionario………………………………………………………………...10

• Graficas……………………………………………………………………..12

• Hoja de datos………………………………………………………………..13

RESUMEN

Este informe Nº 5 “Tensión Superficial” consiste en experimentar una de las

propiedades de los líquidos. De momento, solo indicaremos que las fuerzas

intermoleculares son las causantes de este fenómeno.

Las condiciones experimentales fueron de 756 mmHg de presión, 23º C de temperatura

y 92% HR.



La práctica en el laboratorio consiste en colocar un vaso con líquido dentro de un baño

maría; y luego manteniendo la temperatura con la que se experimenta constante; se

absorbe parte del líquido por el capilar por medio de una bombilla de jebe, elevando la

altura del líquido que se encuentra dentro del capilar hasta que esta altura se mantenga

constante.

En resumen podemos decir que el objetivo principal del presente informe es la de

determinar la Tensión superficial de líquidos por medio del método de elevación

capilar.

El resultado de las tensiones superficiales experimentales son : a 20 ºC es 23.89

dinas/cm; a 30 ºC es 24.54 dinas/cm; y a 40 ºC es 23.83 dinas/cm con un porcentaje de

error de : 5,01%; 12.1%; y 10,6% respectivamente. Para el radio experimental del

capilar son: a 20 ºC es 0.02288 cm; a 30 ºC es 0.02515 cm; y a 40 ºC es 0.02625 cm.

Para plotear y comparar la pendiente de la recta con la cte de Eotvos: la constante

experimental es 1.58 y su porcentaje de error respecto al teorico es 25.47%.

INTRODUCCIÓN

Una manera en la cual se manifiesta la tensión superficial es la capilaridad .

Para nuestra experiencia utilizaremos agua y etanol elevando espontáneamente en un

tubo capilar.



El método de la elevación capilar es muy utilizado para hallar esta tensión superficial.

Con la experiencia obtenida en el laboratorio, obtenemos como un principio teórico

fundamental lo siguiente:

Una molécula en la capa superficial de un líquido es atraído por sus vecinas, pero

como solo tiene vecinas por debajo, es atraída hacia el seno del líquido. Como las

moléculas de la superficie están ligadas a las moléculas laterales. Para desplazar una

molécula del cuerpo del líquido a la superficie se necesita energía adicional.

Se desprende que debe suministrarse energía para aumentar el área de la superficie

líquida, La energía requerida para aumentar la superficie en 1 m2 se denomina Tensión

Superficial del líquido.

PRINCIPIOS TEÓRICOS

Tensión superficial, condición existente en la superficie libre de un líquido, semejante

a las propiedades de una membrana elástica bajo tensión. La tensión es el resultado de

las fuerzas moleculares, que ejercen una atracción no compensada hacia el interior del

líquido sobre las moléculas individuales de la superficie; esto se refleja en la

considerable curvatura en los bordes donde el líquido está en contacto con la pared del

recipiente. Concretamente, la tensión superficial es la fuerza por unidad de longitud de



cualquier línea recta de la superficie líquida que las capas superficiales situadas en los

lados opuestos de la línea ejercen una sobre otra.

La tendencia de cualquier superficie líquida es hacerse lo más reducida posible como

resultado de esta tensión, como ocurre con el mercurio, que forma una bola casi

redonda cuando se deposita una cantidad pequeña sobre una superficie horizontal.

Cohesión y Adhesión, la atracción entre moléculas que mantiene unidas las partículas

de una sustancia. La cohesión es distinta de la adhesión; la cohesión es la fuerza de

atracción entre partículas adyacentes dentro de un mismo cuerpo, mientras que la

adhesión es la interacción entre las superficies de distintos cuerpos.

Capilaridad, la capilaridad de los líquidos se debe a que la atracción de sus moléculas

por la superficie con la que están en contacto (adhesión) es mayor o menor que la

atracción que experimentan entre ellas mismas (cohesión). Las moléculas de agua, por

ejemplo, se atraen menos entre sí de lo que son atraídas por el vidrio, por lo que el

agua asciende por un tubo de vidrio delgado sumergido en un recipiente con agua. Las

moléculas de mercurio, en cambio, se atraen más entre sí de lo que atraen al vidrio, por

lo que el mercurio baja por un tubo de vidrio delgado sumergido en un recipiente con

mercurio.

TABLA DE DATOS EXPERIMENTALES Y TEORICOS

Tabla de Condiciones experimentales

Presión (mmHg) 756

Temperatura (ºC) 23

Humedad relativa 92 %



Tabla de Alturas de las muestras

Sustancia Temp(ºC) Altura 1(cm) Altura 2(cm) Altura prom(cm)

Agua

destilada

20 6.8 6.2 6.50

30 5.9 5.7 5.80

40 5.6 5.3 5.45

Etanol20 2.7 2.7 2.70

30 2.6 2.5 2.55

40 2.4 2.4 2.40

TABLA DATOS TEÓRICOS

Sustancia Temp( ºC) ρ (g/mL) γ (dinas/cm)

Agua 20 0.998234 72.7530 0.995678 71.18

40 0.9922497 61.56

Sustancia Temp( ºC) ρ (g/mL) γ (dinas/cm)Etanol 20 0.78934 22.75

30 0.78075 21.89

40 0.77203 21.55

CALCULOS

1) Mediante la ecuación 6, calcule la tensión superficial experimental de las muestras

usando los datos teóricos de γ y ρ del agua:

γ 2 = h 2 ρ 2 γ 1

h1 ρ 1

donde:



γ 1 : tensión superficial del agua

h 1 : altura del agua

ρ 1 : densidad del agua

γ 2 : tensión superficial del a (referencia).

h2 : altura del etanol

ρ 2 : densidad del etanol

• A la temperatura igual a 20ºC:

γ exp.= (0.78934g/ml) x (2.7cm) x (72.75 dinas/cm)

(0.998234g/ml) x (6.5cm)

γ exp.= 23.89 dinas/cm

Hallando el porcentaje de error:

%Error = (22.75dina/cm - 23.89dina/cm) x 100

22.75 dina/cm

%Error = 5.01%



(0.995674g/ml) x (5.8cm)



%Error = (21.89dina/cm - 24.54dina/cm) x 10021.89 dina/cm

%Error = 12.1 %



(0.9922497g/ml) x (5.45cm)





%Error = (21.55dina/cm - 23.83dina/cm) x 100

21.55 dina/cm

%Error = 10.6 %

2) Con la altura experimental para el agua y sus datos teóricos de γ y ρ , calcule el

radio del capilar

Se utiliza la siguiente fórmula:

r = (2 γ )

(g h ρ )

Donde:

r : radio del tubo capilar en cm.

γ : tensión superficial del agua

g : gravedad igual a 980 cm/s2

h : altura del agua en el tubo capilar.

ρ : densidad del agua.

• A la temperatura de 20ºC :

r = 2 x 72,75 dinas/cm

6.5cm x 980 x 0.998234g/cm3

r = 0.02288 cm

• A la temperatura de 30ºC :r = 2 x 71.18 dinas/cm

5.8cm x 980 x 0.995678g/cm3

r = 0.02515 cm

• A la temperatura de 40ºC :

r = 2 x 69.56 dinas/cm

5.45cm x 980 x 0.9922497g/cm3

r = 0.02625 cm



3) Plotee γ (M/ρ )2/3 vs. (Tc – 6º –T) para el líquido orgánico, compare la pendiente

de la recta con la constante de Eotvos; interprete:

Hallaremos la constante (K) de los líquidos asociados, para esto necesitamos la

densidad, tensión superficial y temperatura crítica teórica del etanol.

Utilizaremos la siguiente ecuación:

γ (M/ρ )2/3 = K (Tc – 6 –T)

Reemplazando en la ecuación:

K = 22.75dinas/cm (46g/mol / 0.78934g/cm3)2/3

(243.1 – 6 – 20)ºC

K = 1.58

Calculando % de error:

% e = V teo – V exp x 100 = 2.12 – 1.58 x 100 = 25.47 %Vteo 2.12

CONCLUSIONES

La tensión superficial de un líquido disminuye al elevarse la temperatura.

Debido al enlace de hidrógeno, el agua tiene una tensión superficial mayor que

gran parte de los líquidos comunes.



La tensión superficial de un líquido alcanza un valor sumamente pequeño a

unos cuantos grados debajo de la temperatura crítica.

RECOMENDACIONES

Tratar de que el capilar quede sumergido con un mínimo de 1 cm. pues de lo

contrario si se le sumergiese parcialmente en un líquido, este permanece a

niveles diferentes fuera y dentro del capilar.

Necesariamente se utiliza una bombilla de jebe para aumentar la altura del

líquido por el capilar y no succionando con la boca.

Evitar que las paredes del recipiente se empañen; ya que no se podria ver la

altura del capilar.

BIBLIOGRAFÍA

Castellan G.

Fisicoquímica

2º edición 1987Editorial Addison Wesley Iberoamericana



Págs. 417-418

Crockford H. D.

Fundamentos de la Fisicoquímica

Editorial Continental

Págs. 60-68

Perry Chilton,

Manual Del Ingeniero Químico

5° edición

Editorial McGraw-Hill

Pág. 433-434, 250

APÉNDICE

CUESTIONARIO

1.- Explique la variación de la constante de Eotvos con la temperatura.

Barrev R. van Eotvos, llegó a una importante deducción en la relación de la tensión

superficial y la temperatura a partir de consideraciones basadas en la idea de los

estados correspondientes.

La variación de la constante de Eotvos con la temperatura se obtiene primero

conociendo la constante de Eotvos que está dado por:



- d [ γ(Mv)2/3 ] = K

dT

M : Peso molecular

v: Volumen específico

En donde K es una constante universal. El signo negativo se introduce porque la

energía superficial molar al igual que la tensión superficial, disminuye al elevarse la

temperatura.

2.- Indique como se comportan los líquidos que no mojan el vidrio al introducir un

capilar en ellos.

Dos tipos de fuerzas provocan la capilaridad. Una es la atracción intermolecular entremoléculas afines, llamada cohesión. La otra se denomina adhesión, que es la atracción

entre moléculas no afines, tales como las de un líquido y de las paredes del capilar

(tubo de vidrio).

Si la adhesión es mayor que la cohesión resulta lo siguiente:

El contenido del tubo será impulsado hacia arriba por las paredes.

Pero en otros líquidos la cohesión es mayor que la adhesión por ejemplo el mercurio y

el vidrio, por lo que realmente ocurre es una depresión en el nivel del líquido cuando se

sumerge un tubo capilar; y por ende no moja el líquido al capilar de vidrio como ocurre

en la siguiente demostración:



3.- Explique como se aplican los conceptos de tensión superficial en el fenómeno de

detergencia.

La adición de un agente de superficie activo, como un jabón o detergente y/o cualquier

otro que tenga moléculas con un extremo polar y un gran extremo hidrocarbonato a los

sistemas de agua y aceites separados, originando que la tensión superficial descienda al

igual que cuando extendemos una película monomolecular de ácido estereático sobre la

superficie del agua en el “Experimento de Langnur”, es decir puede disminuirse el

requerimiento de energía de Gibas para la formación de emulsión.

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