LIQUIDOS Y SOLIDOS

PROPIEDADES DE LIQUIDOS

Propiedades de los lquidos

Tensin superficial

Los lquidos presentan una propiedad denominada tensin superficial que se manifiesta en la interfase lquido-aire cuando el lquido est en un recipiente abierto.

En rigor, es un caso particular de la tensin que se origina en la superficie de separacin entre dos fases distintas cualesquiera.

Esta propiedad se origina en el hecho de que en el interior de un lquido, cada molcula est rodeada por otras que ejercen sobre ella una atraccin prcticamente igual en todas las direcciones. Sobre una molcula de la superficie, en cambio, se ejerce una atraccin neta hacia el interior del lquido:

Como consecuencia de esta atraccin, la superficie del lquido tiende siempre a contraerse hasta presentar un rea mnima (la esfera es la forma que tiene el rea superficial ms pequea para un volumen dado), comportndose como si estuviera sometida a un estado de tensin, como lo hace una lmina de goma estirada. No obstante, la naturaleza qumica de esa lmina superficial es exactamente igual a la del seno del lquido.

La tensin superficial se manifiesta en el hecho de que cuerpos de mayor densidad que el agua (mosquitos, agujas, polvo, etc.) floten sobre la superficie de un charco, en el ascenso de algunos lquidos y el descenso de otros en el interior de tubos capilares sumergidos parcialmente en ellos, en la formacin de gotas de un lquido que se derrama o en el extremo de una bureta, en la formacin de meniscos convexos o cncavos en la superficie libre de lquidos contenidos en pipetas, vasos, etc.

La formacin de burbujas por agitacin de una solucin acuosa de jabn o detergente se debe al efecto depresor de la tensin superficial solucin-aire (efecto detersivo) del jabn o detergente.

Una medida de las fuerzas hacia adentro que deben vencerse para expandir el rea superficial de un lquido est dada por la tensin superficial. La tensin superficial es la energa requerida para aumentar el rea superficial de un lquido en una unidad de rea. Por ejemplo, la tensin superficial del agua a 20C es de 7,29.10-2 J/m2, lo que significa que es necesario suministrar 7,29.10-2 J de energa para aumentar en 1 m2 el rea superficial de una cantidad dada de agua. El agua tiene una tensin superficial elevada a causa de sus puentes de hidrgeno. La tensin superficial del mercurio es an mayor (0,46 J/m2) a causa de los enlaces metlicos, ms fuertes an, entre los tomos de mercurio.

Las fuerzas intermoleculares que unen molculas similares unas a otras, como los puentes de hidrgeno del agua, se llaman fuerzas de cohesin. Las fuerzas intermoleculares que unen una sustancia a una superficie se llaman fuerzas de adhesin. El agua colocada en un tubo de vidrio se adhiere al vidrio porque las fuerzas de adhesin entre el agua y el vidrio son ms intensas que las fuerzas de cohesin entre las molculas del agua. Por ello, la superficie curva o menisco, de la parte superior del agua tiene forma de U, como se observa en la parte izquierda de la siguiente figura:

En el mercurio, en cambio, el menisco tiene una curva hacia abajo en los puntos en que el metal hace contacto con el vidrio (parte derecha de la figura). En este caso las fuerzas de cohesin entre los tomos de mercurio son mucho ms intensas que las fuerzas de adhesin entre los tomos de mercurio y el vidrio.

Si colocamos un tubo de vidrio de dimetro pequeo (un capilar) en agua, el lquido sube por el tubo. La elevacin de lquidos por tubos muy angostos se denomina accin capilar. Las fuerzas de adhesin entre el lquido y las paredes del tubo tienden a aumentar el rea superficial del lquido. La tensin superficial del lquido tiende a reducir el rea, y tira del lquido subindolo por el tubo. El lquido sube hasta que las fuerzas de adhesin y cohesin se equilibran con la fuerza de la gravedad sobre el lquido. La accin capilar ayuda a que el agua y los nutrientes disueltos suban por el tallo de las plantas.

CAPLARIDAD

Cuando un tubo de vidrio de pequea seccin se introduce en una masa de agua, sta se eleva en su interior; si se sumerge en mercurio, el elemento desciende. Para describir estos fenmenos se utiliza el trmino capilaridad, puesto que los tubos de dimetro pequeo se denominan capilares (del latn capillus, cabello). La capilaridad define el conjunto de fenmenos que tienen lugar en la interaccin de lquidos y slidos de pequeo espesor. No se refiere solamente al efecto que se produce en tubos de vidrio, ya que, por ejemplo, el hecho de que una toalla absorba agua entre sus fibras constituye otra manifestacin del mismo concepto. Cuando un lquido como el agua asciende por el capilar, se dice que "moja" el tubo; los lquidos que descienden, como el mercurio, no "mojan" el tubo. En el interior del capilar se observa que la superficie lquida no es plana, sino que adopta una forma curva denominada menisco. Por su parte, el ngulo que forma la superficie del lquido con la pared del recipiente se llama ngulo de contacto. Para los lquidos que mojan el tubo, dicho ngulo es agudo y, por consiguiente, menor de 90.

VISCOSIDAD

La viscosidad es una propiedad que mide la resistencia a fluir y se manifiesta en toda la masa de la sustancia. Es la propiedad inversa a la fluidez.

Los valores de la viscosidad dependen de la naturaleza del lquido y de la temperatura. Con respecto a la primera condicin, se reconoce que algunos son poco viscosos como los hidrocarburos livianos lquidos y otros muy viscosos como el glicerol y los aceites minerales pesados. De los primeros se dice que son mviles porque fluyen en forma tumultuosa provocando salpicaduras; en cambio los ms viscosos fluyen formando una vena lquida limitada por una superficie continua.

Con respecto a la influencia de la temperatura, la viscosidad de los lquidos disminuye exponencialmente con el aumento de la temperatura, lo que se reconoce en la observacin habitual de la disminucin de viscosidad de un aceite al calentarlo.

Se atribuye la viscosidad de un lquido al frotamiento entre las molculas o las capas vecinas de molculas cuando se desplazan relativamente.

La unidad utilizada para la viscosidad (() es el Poise = g/cm.s; el nombre de la unidad deriva del apellido Poiseuille, investigador francs quien hacia 1840 trabajaba en el tema de la circulacin de la sangre sobre cuyo mecanismo influye la viscosidad del fluido sanguneo. El Poise es una unidad demasiado grande de modo que usualmente las viscosidades de los lquidos comunes se expresan en centipoise = 0,01 Poise.

Viscosidades de lquidos expresadas en centipoise

Lquido0C20C

Agua1,7921,005

Metanol0,8130,591

Etanol1,7731,200

Eter dietlico0,2860,234

Glicerol4600850

Benceno0,9120,652

Nitrobenceno-2,014

Tetracloruro de carbono1,3290,969

Mercurio1,6841,547

Viscosidad NO ES densidad. Un lquido puede ser muy denso pero poco

viscoso. ( El mercurio, por ejemplo ).

Si bien la unidad de viscosidad es el Poise, PARA resolver los problemas se puede usar Pa x Seg. ( 1 Poise = 0,1 Pa x Seg )