Diferencia entre revisiones de «Tensión superficial»

De Wikipedia, la enciclopedia libre
Contenido eliminado Contenido añadido
Sin resumen de edición
Revertidos los cambios de 190.99.51.130 a la última edición de Thijs!bot usando monobook-suite
Línea 23: Línea 23:
* El valor de <math>\scriptstyle\gamma</math> depende de la magnitud de las fuerzas intermoleculares en el seno del líquido. De esta forma, cuanto mayor sean las fuerzas de cohesión del líquido, mayor será su tensión superficial. Podemos ilustrar este ejemplo considerando tres líquidos: [[hexano]], [[agua]] y [[mercurio (elemento)|mercurio]]. En el caso del hexano, las fuerzas intermoleculares son de tipo [[fuerzas de Van der Waals]]. El agua, aparte de la de Van der Waals tiene interacciones de puente de hidrógeno, de mayor intensidad, y el mercurio está sometido al [[enlace metálico]], la más intensa de las tres. Así, la <math>\scriptstyle\gamma</math> de cada líquido crece del hexano al mercurio.
* El valor de <math>\scriptstyle\gamma</math> depende de la magnitud de las fuerzas intermoleculares en el seno del líquido. De esta forma, cuanto mayor sean las fuerzas de cohesión del líquido, mayor será su tensión superficial. Podemos ilustrar este ejemplo considerando tres líquidos: [[hexano]], [[agua]] y [[mercurio (elemento)|mercurio]]. En el caso del hexano, las fuerzas intermoleculares son de tipo [[fuerzas de Van der Waals]]. El agua, aparte de la de Van der Waals tiene interacciones de puente de hidrógeno, de mayor intensidad, y el mercurio está sometido al [[enlace metálico]], la más intensa de las tres. Así, la <math>\scriptstyle\gamma</math> de cada líquido crece del hexano al mercurio.
* Para un líquido dado, el valor de <math>\scriptstyle\gamma</math> disminuye con la [[temperatura]], debido al aumento de la agitación térmica, lo que redunda en una menor intensidad efectiva de las fuerzas intermoleculares. El valor de <math>\scriptstyle\gamma</math> tiende a cero conforme la temperatura se aproxima a la [[Punto crítico|temperatura crítica]] T<sub>c</sub> del compuesto. En este punto, el líquido es indistinguible del vapor, formándose una fase continua donde no existe una superficie definida entre ambos .
* Para un líquido dado, el valor de <math>\scriptstyle\gamma</math> disminuye con la [[temperatura]], debido al aumento de la agitación térmica, lo que redunda en una menor intensidad efectiva de las fuerzas intermoleculares. El valor de <math>\scriptstyle\gamma</math> tiende a cero conforme la temperatura se aproxima a la [[Punto crítico|temperatura crítica]] T<sub>c</sub> del compuesto. En este punto, el líquido es indistinguible del vapor, formándose una fase continua donde no existe una superficie definida entre ambos .
esto quiere decir que la tension superficial es un liquido a la cantidad de energia que necesita cada cuerpo. el cuerpo morado es mejor que el cuerpo verde


== Tensoactividad ==
== Tensoactividad ==

Revisión del 02:52 9 feb 2010

Ejemplo de tensión superficial: una aguja de acero sobre agua.

En física se denomina tensión superficial de un líquido a la cantidad de energía necesaria para disminuir su superficie por unidad de área.[1]​ Esta definición implica que el líquido tiene una resistencia para aumentar su superficie. Este efecto permite a algunos insectos, como el zapatero (Gerris lacustris) , desplazarse por la superficie del agua sin hundirse. La tensión superficial (una manifestación de las fuerzas intermoleculares en los líquidos), junto a las fuerzas que se dan entre los líquidos y las superficies sólidas que entran en contacto con ellos, da lugar a la capilaridad.

Causa

Diagrama de fuerzas entre dos moléculas de un líquido
Archivo:Paper Clip Surface 1 edit.jpg
Este clip está debajo del nivel del agua, que ha aumentado ligeramente. La tensión superficial evita que el clip se sumerja y que el vaso rebose.

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 seno de un líquido cada molécula está sometida a fuerzas de atracción que en promedio se anulan. Esto permite que la molécula tenga una energía bastante baja. Sin embargo, en la superficie hay una fuerza neta hacia el interior del líquido. Rigurosamente, si en el exterior del líquido se tiene un gas, existirá una mínima fuerza atractiva hacia el exterior, aunque en la realidad esta fuerza es despreciable debido a la gran diferencia de densidades entre el líquido y el gas.

Otra manera de verlo es que una molécula en contacto con su vecina está en un estado menor de energía que si no estuviera en contacto con dicha vecina. Las moléculas interiores tienen todos las moléculas vecinas que podrían tener, pero las partículas de contorno tienen menos partículas vecinas que las interiores y por eso tienen un estado más alto de energía. Para el líquido minimizar su estado energético es por tanto minimizar el número de partículas en su superficie.[2]​ Energéticamente, las moléculas situadas en la superficie tiene una mayor energía promedio que las situadas en el interior, por lo tanto la tendencia del sistema será a disminuir la energía total, y ello se logra disminuyendo el número de moléculas situadas en la superficie, de ahí la reducción de área hasta el mínimo posible.

Como resultado de minimizar la superficie, una superficie asumirá la forma más suave que pueda ya que está probado matemáticamente que las superficies minimizan el área por la ecuación de Euler-Lagrange. De esta forma el líquido intentará reducir cualquier curvatura en su superficie para disminuir su estado de energía de la misma forma que una pelota cae al suelo para disminuir su potencial gravitacional.

Propiedades

La tensión superficial puede afectar a objetos de mayor tamaño impidiendo, por ejemplo, el hundimiento de una flor.

La tensión superficial suele representarse mediante la letra . Sus unidades son de N·m-1=J·m-2 (véase análisis dimensional).

Algunas propiedades de :

  • > 0, ya que para aumentar el estado del líquido en contacto hace falta llevar más moléculas a la superficie, con lo cual disminuye la energía del sistema y es , o la cantidad de trabajo necesario para llevar una molécula a la superficie.
  • depende de la naturaleza de las dos fases puestas en contacto que, en general, será un líquido y un sólido. Así, la tensión superficial será igual por ejemplo para agua en contacto con su vapor, agua en contacto con un gas inerte o agua en contacto con un sólido, al cual podrá mojar o no (véase capilaridad) debido a las diferencias entre las fuerzas cohesivas (dentro del líquido) y las adhesivas (líquido-superficie).
  • se puede interpretar como un fuerza por unidad de longitud (se mide en N·m-1). Esto puede ilustrarse considerando un sistema bifásico confinado por un pistón móvil, en particular dos líquidos con distinta tensión superficial, como podría ser el agua y el hexano. En este caso el líquido con mayor tensión superficial (agua) tenderá a disminuir su superficie a costa de aumentar la del hexano, de menor tensión superficial, lo cual se traduce en una fuerza neta que mueve el pistón desde el hexano hacia el agua.
  • El valor de depende de la magnitud de las fuerzas intermoleculares en el seno del líquido. De esta forma, cuanto mayor sean las fuerzas de cohesión del líquido, mayor será su tensión superficial. Podemos ilustrar este ejemplo considerando tres líquidos: hexano, agua y mercurio. En el caso del hexano, las fuerzas intermoleculares son de tipo fuerzas de Van der Waals. El agua, aparte de la de Van der Waals tiene interacciones de puente de hidrógeno, de mayor intensidad, y el mercurio está sometido al enlace metálico, la más intensa de las tres. Así, la de cada líquido crece del hexano al mercurio.
  • Para un líquido dado, el valor de disminuye con la temperatura, debido al aumento de la agitación térmica, lo que redunda en una menor intensidad efectiva de las fuerzas intermoleculares. El valor de tiende a cero conforme la temperatura se aproxima a la temperatura crítica Tc del compuesto. En este punto, el líquido es indistinguible del vapor, formándose una fase continua donde no existe una superficie definida entre ambos .

Tensoactividad

Se denomina tensoactividad al fenómeno por el cual una sustancia reduce la tensión superficial al disolverse en agua u otra solución acuosa. Su fórmula es {{n}=m(masa)/(masa molar)}}; donde:

-D = Diámetro.

- = Tensión Superficial.

-F = Fuerza.

Valores para diferentes materiales

Ejemplos de tension superficial :

Tabla de tensión superficial de líquidos a 20 °C

Material Tensión Superficial / (10-3 N/m)
Acetona 23,70
Benceno 28,85
Tetracloruro de Carbono 26,95
Acetato de etilo 23,9
Alcohol etílico 22,75
Éter etílico 17,01
Hexano 18,43
Metanol 22,61
Tolueno 28,5
Agua 72,75

Bibliografía

  • Fisicoquímica, Autor: Gilbert W. Castellan, Ed. Pearson, Pag: 433, Tema 18 "Fenómenos superficiales""

Referencias

  1. Alejandro Martínez U. - Ricardo Ortega P. [1]
  2. White, Harvey E. (1948). Modern College Physics. van Nostrand. ISBN 0442294018. 

Véase también

Enlaces externos