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Métodos para la determinación de la tensión superficial - ascención capilar, doble capilar, levantamiento del anillo (tensiómetro de dunouy, método de la gota



MÉTODOS PARA LA DETERMINACIÓN DE LA TENSIÓN SUPERFICIAL
La tensión superficial se denomina como la cantidad de energía necesaria para aumentar su superficie por unidad de area , es una de las principales medidas de importancia para la fisicoquímica de superficies y puede ser calculada mediante diferentes métodos .
ASCENCIÓN CAPILAR.
Cuando un líquido asciende por uncapilar y moja las paredes de dicho capilar se forma un menisco cóncavo en la superficie líquido-aire ello en virtud de una diferencia de presión entre el líquido contenido en el recipiente y la presión del líquido en el interior del capilar ,esta diferencia de presión provoca un ascenso del líquido en el interior del capilar el cual se detiene en el momento en que las presiones son iguales, es decir la presión hidrostatica de la columna de líquido en el capilar y la presión fuera del mismo así , mientras mas suba el líquido por el capilar se entiende que la diferencia de presiones es mayor y por lo tanto mayor es el valor de la tensión superficial del líquido. Esto se encuentra representado en la ecuación de Young-Laplace .


Así como el radio otros fenómenos que influyen en el ascenso o descenso del líquido por un capilar es el valor relativo de las fuerzas de cohesión entre las moléculas de un mismo líquido y las fuerzas de adhesión entre el líquido y las paredes del tubo. Estas fuerzas determinan el angulo de contacto que forma el líquido con las paredes del tubo. Sí este angulo es pequeño se dice que ellíquido moja la superficie y se forma entonces un menisco cóncavo
En el método de ascensión capilar se utiliza la siguiente ecuación

h = altura de la columna líquida dentro del capilar
g = aceleración debida a la gravedad
r = el radio del capilar
p = densidad del líquido en cuestión.
Para angulos de contacto que tienden a cero y el angulo = 0 entonces la ecuación se altera dando como resultado .

DOBLE CAPILAR
Buscando obtener mejores resultados, una variante del método de ascensión capilar es el de introducir un segundo capilar de diferente diametro , así las alturas seran diferentes ya que resultan ser inversamente proporcionales a los radios de sus respectivos capilares . En éste método lo importante es medir la diferencia de alturas entre el radio 1 (el tubo capilar de menor diametro) y el radio 2 (tubo capilar de mayor diametro).
La ecuación para dos capilares deriva de la de un capilar :
Es necesario conocer los radios de los capilares , sin embargo esta medición resulta difícil de realizar , por lo que se recurre a un líquido de referencia , cuya tensión superficial y densidad sea conocida y se despeja en la ecuación


LEVANTAMIENTO DEL ANILLO (TENSIÓMETRO DE DUNOUY
Este método se encuentra basado en medir la fuerza necesaria para separar un anillo de la superficie, bien suspendido el anillo del brazo de una balanza, o utilizando un sistema de hilo de torsión. La fuerza para despegarlo se encuentra relacionada con la tensión superficial o interfacial y esta dada por laecuación .
f = el empuje aplicado al anillo (dinas)
r = el radio medio del anillo
b= un factor de corrección.
Para tener un angulo de contacto cero, se utilizan anillos de platino perfectamente limpios. Es esencial que el anillo repose plano sobre la superficie líquida. La tensión superficial actúa sobre toda la circunferencia de dicho anillo, y la nueva superficie que se forma posee dos lados.
Al momento de la ruptura, el peso del líquido desprendido sera igual al producto de la tensión superficial por dos veces (la superficie externa y la superficie interna) el perímetro del círculo.
Su procedimiento es muy específico y consiste en lo siguiente
- Se limpia el anillo con acetona y se coloca a la flama (sin sobrecalentarlo).

- Se calibra el tensiómetro, si es que no se encuentra ya calibrado (puede utilizarse un líquido puro de valores conocidos )
- Colocar la sustancia problema en la caja petri.
- Colocar el anillo sobre la superficie del líquido
- Aplicar una fuerza ascendente, hasta que el anillo se desprenda de la substancia.
- Leer el valor de la tensión superficial sobre el dial graduado (DINAS

MÉTODO DE LA GOTA
Dicho método muy conveniente para la medición de la tensión superficial en una interfase líquido-aire o la tensión interfacial líquido-líquido.

Consiste en conocer el peso o medir el volumen de las gotas de un líquido que se desprenden lentamente de la punta de un tubo estrecho o capilar elcual se encuentra montado verticalmente. El peso de la gota así como su volumen se relaciona con la fuerza debida a la tensión superficial. El momento de desprendimiento de las gotas ocurre cuando su peso ya no esta equilibrado por la tensión superficial que se ejerce a lo largo de la periferia exterior del extremo del capilar.
Es conveniente realizar el procedimiento con unas veinte gotas para mayor seguridad en el resultado obtenido , una vez hecho esto se aplica la ley de Tate , para lo cual es necesario conocer previamente el radio del capilar y la densidad del líquido en cuestión.
m = la masa de la gota
g = la aceleración de la gravedad
r = el radio del capilar ( cm. )
f = es un factor de corrección que depende del radio del capilar.
ESTALAGMÓMETRO
En éste método se cuenta el número de gotas de un líquido en caída libre y las gotas del mismo líquido formadas en el seno del segundo líquido . El fundamento es que al formarse lentamente una gota de líquido dentro de un capilar, la gota caera cuando su peso sea mayor que la fuerza debida a la tensión superficial que sostiene a la gota adherida a la superficie
Al conocer la densidad de los líquidos se pueden relacionar las tensiones superficiales

h1 = número de gotas del líquido de mayor densidad
h2= número de gotas del líquido dentro delcuerpo del segundo líquido
g1 = tensión superficial del líquido de mayor densidad
g2= tensión interfacial
p1= densidad del líquido de mayor densidad
delta de p = diferencia de densidades
Su procedimiento al igual que en el método del anillo es muy específico .
- Cargar el estalagmómetro (capilar) con el líquido de mayor densidad.
-Fijar en un recipiente de tal forma que se pueda controlar la velocidad de flujo del líquido por medio de una llave que se encuentra en el extremo del capilar.
- Contar las gotas que caen y observar su forma.
- Agregar al recipiente el segundo líquido (menos denso).
- Cargar nuevamente el estalagmómetro (capilar) con el líquido de mayor densidad.
- Fijar dentro del recipiente por los que la punta del capilar quedara sumergida en el seno del segundo líquido.
- Contar el número de gotas que se forman observando su forma y simetría.
- Aplicar la ecuación correspondiente.

MÉTODO DE LA BURBUJA

Una pequeña burbuja que se forma en la extremidad de un pequeño tubo inmerso en el líquido, al que se le aplica una presión, lo que hace que el radio de la burbuja aumente. Una vez que la burbuja llega a ser un hemisferio de radio igual al radio del tubo, el aumento de la presión provoca la desaparición de la burbuja ya que se dilata y luego se desprende . La presión aplicada, es igual a la diferencia de presión entre los dos lados de la superficie curva, a la cual se agrega la presión hidrostatica, función de la profundidad h del orificio del tubo .


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