UNNERSlDAD AUTONOMA M E I R O P O I J T M A P N A P A

CIENCIAS BASICAS E INGENIERIA.

DEPARTAMENTO DE QUfMICA.

DETERMINACIÓN EXPERIMENTA DE LA TENSION

MÉ”€üDO DEL ANILLO DE W J N O ~ Y EL M&€ODO DE LA PLACA D E WILHELW.

SUPERFICIAL DE MEZCLAS ETANOL-AGUA POR EL

Q. Mildred Quintana Ruk. Matrícula 952 15422

REPORTE DEL PROYECTO TERMINAL PAR9 LA LICENCIATURA E N QUfMICA.

ASESOR DR. ISAAC KORNHAUSER STRAUS

ABRIL 2001

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REPORTE DEL PROYECTO TERMINAL PARA LA LICENCIATURA EN QUIMICA.

Q. Miidred Quintana Rpim

DETERMINACI61 -AL DE LA TENSI~M SWPERFICIU DE MEZCLAS ETAñOL-AQUA POR EL -DO DEL ANILLO DE DU MOW Y

EL rdmm DELAPLACA DE--.

I. introducción.

La termodinámica estudia las variables macroscópicas de los sistemas, como lo son: el volumen, la temperatura, la presión y la concentración, además de como se relacionan entre ellas'. La termodinhica de superficies, estudia aquellos sistemas en que están presentes superficies separando las fases. Por definición una fase es homogénea o uniforme a través de toda su extensión. En términos generales se definen regiones del espacio en donde las propiedades varían continuamente. Una solución de una sustancia de peso molecular alto se considera una fase, aunque en el equilibrio la concentración de la solución no sea uniforme. Existen dos o más fases, cuando se presenta un cambio abrupto en las propiedades intensivas del sistema, lo que da origen a una interfase. Un líquido puede formar tres tipos de interfasesz, a) con su propio vapor o una mezcla de vapor y gas, b) con otro líquido con el cual es inmiscible o sólo parcialmente miscible y c) con un sólido. Existen otros dos tipos de interfases, sólido-gas y sólido-sólido. La ciencia de las interfases se relaciona con la naturaleza de la región de enlace entre las fases y las consecuencias de su existencia. La palabra superficie, aplicada a sólidos y líquidos se generaliza a interfase. Los sistemas que incluyen interfases son clasificados en los que tienen fases de extensión relativamente larga y en coloides cuando al menos una de las dimensiones de la fase está en una región menor a los micrómetros, lo que usualmente da origen a una fase dispersa. Los fenómenos interfacial y coloidal juegan importantes roles en el comportamiento animado e inanimado de los sistemas naturales o creados por el hombre, en el comportamiento de superficies acuosas naturales (lagos y agua en sólidos), en la estructura, las funciones fisicas y químicas de los sistemas biológicos, en una gran cantidad de técnicas analíticas, como la cromatografia líquido-sólido y gas-líquido, en numerosos procesos industriales y en la farmacéutica. El estudio de las superficies3 o interfases ha sido siempre de gran importancia, ya sea para caracterizarlas de acuerdo a sus propiedades fisicas, para demostrm que existe un orden dentro de ellas, para estudiar transiciones de fase o para encontrar métodos rentables para crear superficies de uso tecnológico o cientifico.

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El rehúonar las prapkdaáS8.f€sicaa maW&mQbicasde les supuficies, siendo una de ellas la tensión supcrflzdd, con la estructura fundamental microscópica, no es sólo importante desde el punto de vista químico o fisico, sino también para el uso i!edn&gko y para la eñciencia en la producción de materiales con propiedades adecuadas para una cierta aplicación. La tensión supérííciaS,*S we @e dLñIllig eh la isigUiente secdon, es una pmpkdad fisica de la cual se pubdt extraer infanaeción muy impoli8mte. Conocer las causas y los mixaniankaw c@C ¶a oca8ianen, es critico para explicar problemas básicos del estudio de las superficies, temas como lo son el majado, la adsorción, la adhesión, la fricción, la dispersión y la detergencia. La propiedad de equilibrio de la tensión superficial describe la tendencia de que las burbujas y las gotas tomen una forma esférica y que los líquidos suban a través de capilares. La turbulencia mterfacial, la inestabiíidad de Ftayieigh, la naturaleza elastica de las jabones y el comportadento coslescente de las gotas, están fuertcmenb inapcmciadai, por la propiedad de la tensión superficial. ia ímsión supcrfcial, la viscosidad y la conducthidad betmicaa son clasiiicadas corno propiedades superticiales y de trasporte de un liquido. Las magnitudes de estas propiedades deperiddn de las fuuaaa intermolecularcs que existan. Las interacciones entre las moli.culas dictan la elasticidad, el flujo y la miscibilidad de dos fases así cano también ¶a habiüded del líquido para disipar las fluctuaciones de calor durante los procesos de reacción. La tensión superfkial de mezclas7 es una propiedrid íisica muy importante para muchos procesos quimicos, como lo son la destilación, la absorción gaseosa, la extracción liquido-üquido y la condensación. Las propiedades de los solventes6 san muy hportantes en muchas áreas del -bajo cientifco, así como en la industria textü. agrícola, automotriz, de procesob químicos, cosméücus, manhrfachua, petrólm y farmacéutica, por lo que es importante conocer y estudiar sua propiedades supexñciaies y de transporte. El objetivo de este trabajo fue la calibración y manejo del Prwessor Tensiometer Ki2, marca KRUSS. Este tenaióaetro fue desarrallado para utiliearse tanto en investigacih corno en ia mdustna) aigunos de sua usos son: desarrollo de nuevos surfactantes o mezclas de surfactantes, humectantes, lacas o colores, el estudio de la estabilidad de emulsiorws y el desarrollo de productos farmacéuticos y co8méticos. Dentro del área de la investigación es un equipo útil para estudiar los procea&s fisicoquímicoa que se ilevan a cabo en interfases.

11. Teoría

Tensión Superiicial.8

Cuando dos fluidos, por ejemplo un liquido y un gas se encuentran en contacto uno con el otro, generalmente existe una delgada capa que los separa llamada interfase o fase superficial, y que presenta propiedades diferentes a las dos fases volumétricas. Sin embargo, como Young lo aclaró en

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1805, el comportamien&> del ab&rna, desde d punto de vista meúnico, se puede considerar como dos fluidm hombgémm separados por una mtdnnna elástica U~~~OITIIQ de grosor iníinitc8imal. Para definir la tensi6n superñcial en un punto P, es necesario imaginar una cu~va AB sobre la superficie, p a d o por esta un punto y dividiendo la superficie en das regimes [Fig. 1). Si sobre un ekmento diferencial 81 de AB la región 2 ejerce una fuerza u61 tan&ncW a la supdkie, o es liamada la tensión suprficid del punto P. La snpeficie debe estar en un estado de t ensh uniforme. En cada punto u es perpendicular a la linea divisoria y tiene el mismo valor en cualquiera de las direcciones sobre la línea, además o tmdrá el mismo vaior en tocEos los puntos de la superficie y sus unidmies son fuerza por unidad de longitud, expresada mrmalmenk m mN/m

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Fig. 1. Definición de la tensión superficial en d punto P sobre una h c a AB

Una explicación más sencilia de la tensión superficial es: las molécuias dentro de un líquido son jaladas en todas direcciones por las fuenas intermoleculares. Las molhlas de la superficie son jaladas hacia abajo y hacia los lados, pero no hacia arriba, lo que ocasiona que la superficie se tense como si fuera una película eiástica.9

Medición de la tensión superficial.1o-*1.

Existen varios métodos para medir la tensión superficial uno de ellos es el método de la presión de burbuja máxima, el cual consiste en soplar lentamente burbujas de un gas inerte, por medio de un tubo, en el líquido que se desea estudiar, para tubos pequeños, la secuencia de formas asumidas por la burbuja durante su crecimiento es tal, que es siempre la sección de una esfera y su radio llega al mínimo cuando es justo hemidérica, en este punto su radio es igual al del tubo y por lo tanto la presión es máxima. Con el objeto de formar una burbuja12 en el extremo de un tubo de radio interno r sumergido en un líquido a una profundidad x será necesario aplicar una presión p, que viene dada por:

en la supCrf1Qe.

p = xgp + 2 ~ 1 b PI donde el primer término es la cantidad necesaria para vencer la presión hidmstática del líquido, despreciando la peque- presión adicional debida a la propia altura de la burbuja, y el segundo representa el exceso de presión

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sobre el lado aóncavo de la superfiQe cte la buh%ja de radio b, por lo que la prusión máxima será manda b * r,

h = x g u + 2 a / r 121

En la práctica se mantiene la PpeSiÓn riormal del aire en la parte superior del tubo y la burbuja resulta inestable y se rompe cuando la presión mWma dada por 121 se excede. Midiendo esta presión mediante un manómetm, se puede evaluar la tensión superficial o del líquido, ya que x y r se pueden determinar fácilmente. Otro método es el de la dete rminación del peso de la gota, este es bastante preciso y tal vez el más conveniente para medir tensiones superficiales de inbrfases liquido-aire o líquido-liquido. El procedimiento consiste en formar gotas por medio de un tubo dentro de un líquido, permitiendo que caigan dentro de un contenedor hasta que se haya colectado suficiente para que sea posible calcular el peso‘por gota. La teoría de este problema12 no se ha logrado desarrollar completamente, pero se han propuesto ecuaciones semiempíricas que se pueden utilizar para la determinación de tensiones superficiales, según W.D. H a r h s y F. E. Brown (1919). la masa aparente m de una gota que cae de un tubo de radio r viene dada por

mg = 2xmuJ I3)

donde m =m(p-p’)/p, siendo mo la masa de la gota en el vacío, @es un factor de correccibn tabulado y p y p’ las densidades del líquido y del medio circulante. Algunos otros métodos son los basados en la forma de las burbujas o gotas estáticas, las cuales tienden a ser esféricas por las fuerzas superficiales que dependen del área y decrecen con el cuadrado de la dimensión l ind, así como de la distorsión por los efectos gravitacionales que dependen del volumen y decrecen con el cubo de la dimensión lineal. De esta forma una gota de un líquido dentro de otro líquido de igual densidad tenderá a ser esférica, sin embargo cuando los efectos gravitacional y superficial sean comparables, se puede determinar la tensión superficial a través de medir la geometría de las gotas o burbujas. Los métodos más comunes basados en este principio son el de la gota asentada y la gota pendente, los niales han demostrado ser útiles en casos de disoluciones coloidales y similares. 13 En ambos métodos es necesario determinar los parámetros geométricos y aiguna longitud absoluta. Para este tipo de análisis se calculan constantes a partir de los parámetros geometricos, los cuales se encuentran registrados en tablas. En este trabajo se utilizó el método del anillo y el método de la placa, que automáticamente realiza el Processor Tensiometer Kl2.

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Método del anillo.10-11

Este método ha sido ampliamente usado, se basa en la determinación de la fuerza necesaria para separar el anillo o aro de alambre de la superiíCie del líquido. El método se atribuye a Du Noüy. Como en todo los métodos de despegamiento se supone que una primera aproximación a la fuerza de separación está dada por la tensión superkid multiplicada por el perímetro de la superficie desalojada, por lo que para el anillo tenemos:

Wto~ = W d o + 4rRu P I

donde Wtotai es el trabajo total reaiiido por el sistema, W d o es el trabajo realizado por el anillo y el segundo término es el debido a la presión hidrostática. Harkins y Jordan encontraron que esta ecuación presentaba un error muy importante y desarrollaron un factor de corrección empírico

f = o/p = f (R3/V,R/r) [51

donde p denota la tensión superficial ideal, r es el radio interno del anillo, R es el radio principal del anillo y V es el volumen del líquido levantado. En el Processor Tensiometer K12 la medición se realiza a partir de un anillo horizontal de platino de geometría conocida, ésta se determina mediante el radio principal R y el radio de la sección transversal del alambre. Así se determina la longitud mojada El anillo de platino es sumergido en el liquido donde se realizará la medición y posteriormente se retira de él. La fuerza máxima que es necesaria para retirar el a d l o de la interfase es medida. Esta fuerza es,

u = o' f = (P/2n(Ri+%))f (61

donde o = valor real de la tensión P = fuerza máxima en el anillo u* = valor medido de la tensión superficial. Ri = radio interno del anillo f= factor de corrección. R. = radio externo del anillo

El factor de corrección incluye el peso del líquido que es soportado por el anillo.

Corrección del método del anillo.10

Las mediciones tomadas por el método de Du Noüy o del anillo son siempre muy altas. Cuando el anillo es retirado de la superficie del líquido, el valor de la fuerza correspondiente a la tensión superñCial, incluye la fuerza que 8e crea por el peso de la delgada lamina del líquido que se forma en el anillo, por esta razón es necesario un factor de corrección, el cual en el Rocessor Tensiometer K12 es una función no lineal que depende de la diferencia de densidades de

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las fases que partkipan en la medición, las proporciones entre el radio interno y externo del anillo, R3/V y del valor experimental de o*. R es el radio principal del anillo:

R - (Ri+R)/2 [71

V es el volumen del líquido que es jalado por el a d l o .

V = 0*4nR/(p-p')g I81

donde (p-p-) es la diferencia de densidad entre las fases y g es la fuerza

r K12 se basan un d Las correcciones automáticas del Runiessor Tensiamete trabajo de Zuidema y Water de 1942. Tomando lo valores de las tablas de Harkins y Jordan, Zuidema y Waters interpolaron una ecuaci6n que directamente calcula el factor de carrecciirn:

F = 0.725 + ~((0.01452o*/0.25U~(p-p')+0.04534-(1.67/(R/r)) 191

donde U es la circunferencia del anillo.

Las medidas del anillo estándar de platino son:

R - 9.545 mm r- 0.185 mm R/r= 51.6

Método de la placa o Wilhelmy

A diferencia del método del anillo este método atribuido a Wilhelmy en 1863, no necesita factor de corrección y es muy simple de realizar. La observación básica es que una delgada placa, con un recubrimiento microscópico de vidno o una pieza de hoja de platino, soportará un menisco donde el peso del líquido será medido estáticamente al retirar la placa. La tensión superficial esta muy bien dada por la eauacion ideal (aaumicndo un ángulo de contacto igual a cero):

gravitacid.

WTOt = w,,, + ap (10)

donde p es el penmetro de la placa, Wtot es el trabajo total realizado por el sistema y Wpha es el trabajo realizado por la placa. Cuando se usa un método de desprendimiento, el procedimiento es escnciaimente el mismo que en el metodo del anillo, pero en este cam la ecuación (10) presenta un error menor al 0.1Y0 por lo que no es neasario realizar correcciones En el Processor Tensiometer K12 el dispositivo de medición es una placa de platino de geometría perfectamente conocida que es sumergida verticalmente en el iíquido. La superíicie de platino es rugosa para mejorar la mqabilidad.

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La parte inferior de la p l ea es puesta en contacto con la superficie del líquido, se dice que el liquido salta a la placa y 1a jaia dentro de él, esta es conocida como la fuerza de Wiiheimy y es resultado del mojado. La medición se realiza al mover la placa hacia arriba hasta la superficie del liquido. Esta medición es estática, lo que signrfica que la placa se sostient al nivel cero a cualquier tiempo. Esto hace posible UM medición continua de la tensión superficial. Una ventaja del método de la placa e8 que no se necesita un factor de corrección hidrostático. La tensión superficial del líquido es calculada de la medición de la fuerza como:

o = PW/(l&OS8)

donde a = tensión superficial. P, - fuerza de Wilheimy medida 1, - longitud mojada 8 = ángulo de contacto entre la tangenta en la línea de mojado y la superficie de la placa.

Para que esta ecuación sea válida es necesario que el Mgulo de contacto sea cero, es decir mojado total. La tensión superficial de un líquido puro debe de ser la misma independientemente de con que método se mida, sin embargo existen aigunas dificultades en el tratamiento matemático, ya que este es un fenómeno complejo y pueden existir algunas discrepancias en el tratamiento de datos.

m. xet0dr)logh.

Se prepararon soluciones de etami-agua en distintas fracciones molar«i, a las cuales se les midi6 la tensión *superñci&l a veinte gradbs centígrados, por el método del aniiio y por el método de la piaca, coli el Processw Tensiometer K12. Para el método del anillo fue necesario conocer la densidad de la5 dos fases (aire y solución etanol-agua) para que el equipo calculara el factor de corrección. En ambos experimentos la temperatura se controló mediante un baño con control de temperatura marca Rdystat. Se realizaron cincuenta mediciones para cada solución, de las cuales se obtuvo una desviación estándar promedio de 0.06. El tiempo aproximado para cada medición fue de 30 minutos. Las soluciones se dejaron estabilizar por un periodo de 24 horas y las mediciones se realizaron todas el mismo día.

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W. Materiale8 y Método.

El alcohol etilico absoluto anhidm utilizado fue de la maca J.T. Baker. C6H60 Masa Molar 46.07g/mol. Densidad 0.7907g/ml Tensión Superficial 22.39mN/m a 20°C.

Se utilizó agua previamente deshionizada con un Milli Q Reagent Water System. HzO Masa Molar 18g/mol Densidad 0.9982 g/ml Tensión Superficial 72.75mN/m a 20°C.

La densidad de las soluciones se calculó a partir de una regresión lineal hecha con 70 valores reportados en tablas.14

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y = 0.002x .+ 1 .w68 R2 = 0 . a 9

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Fig. 2. Regresión lineal para la densidad de las soluciones etanol-agua. R2 - factor de correlación,. x - porcentaje de etanol en masa y y - densidad de la solución.

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x 2501111 h=2O'C

Tabla 1. Fracción molar y densidad de las soluciones etanol-agua.

v. R88dbdo8.

Se obtuvieron los siguientes valores de tensión supeflicial y se compararon con los valores calculados a partir de una regresión lineal de diez valores reportados.14

Tabla 2. Tensión superficial calculada y medida por los metodos del anillo y de la placa. a - d o , p-placa.

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Fnccion Wr-Et inoi I Figura 2. Tensión Superíiciai, calculada, método del aniiio y método de la placa.

a - aniiio, p - piaca.

VI. Discusión.

Equipo.

Los cáiculos de tensión superficial se realizaron a partir de una regresión lineal de diez datos obtenidos de experimentos reportados en la literatura, la regresión presentó un coeficiente de correlación de 0.9882. El error de medición del Processor Tensiomder K12 se considera discreto por lo que se toma como la última cifra significativa (0.05). En el método del anillo es necesario calcular un factor de corrección, por lo tanto, el error introducido es mayor ya que la densidad de las soluciones es también calculada a partir de una regresión lineal, con un factor de correlación de 0.9889. Como se muestra en la figura 2, la relación entre los tres valores obtenidos (calculado, método del anillo y el método de la placa), no diíiere signifcativamente, la diferencia existente es debida al error producido al calcular la tensión superficial, ya que como es sabido los sistemas agua- alcohol no siguen la idealidad, por lo que una regresión lineal no es lo más preciso para estudiar estos sistemas, sin embargo, es suficiente para este tipo de análisis. Sería difícil desarrollar un modelo más complejo y apegado a la realidad, ya que la tensión superficial es un fenómeno que depende de muchos parámetros y aún no existe una forma sencilla de calcularia. En el agua pura y en el etanol puro los valores se encuentran bastante cercanos, esto es de esperarse ya que para sustancias puras el cálculo de la tensión superficial es más sencillo y se conocen los valores exactos.

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En el intervalo de O a 0.2 de las fracciones molares, los valores difieten y la desviación estándar es mayor (0.48), lo que indica que no se estabilizaron con respecto al tiempo, esto puede ser debido a las concentraciones. Kovalchuk y Vollhardtls, han encontrado para disiintos sistemas agua-alcohol con ciertas concentraciones, que pueden presentarse autooscilaciones en la tensión superficial, este fenómeno ha sido estudiado para distintos alcoholes aüfatico y puede explicarse a partir de una mutua influencia entre la difusión y la convección de transferencia de masa en el sistema. La tensión superficial varia de acuerdo al cambio en la transferencia de masa y participa en la generación de un flujo de convección. Para el resto del intervalo los valores se encuentran bastante cercanos. Al analizar los resultados se puede concluir que el equipo se encuentra en perfectas condiciones. Además de estos dos métodos el Processor Tensiometer K12, puede medir tensiones interfaciales, ya sea de forma manual, semiautomática o completamente automática; tensión superficial dinámica: por el método de la burbuja de máxima presión y por el método de volumen de la gota; ángulos de contacto y adsorciones.

Tensión Superficial.

El estudio de la tensión superficial es de gran importancia para la comprensión de varios fenómenos fisicoquímicos. En la actualidad existen muchos temas de investigación al respecto. En el área de bioquímica, por ejemplo, la tensión superficial desempeña un papel muy importante en el estudio de proteínas y su estabilidad. Se ha observado una buena correlación entre el incremento en la tensión superficial del agua en presencia de poiihidroxiios y en la estabilidad térmica de las proteinas.16 El efecto de algunos azúcares en la tensión superficial del agua ha sido la forma principal de mediar la estabilidad de proteínas y su estado hidratado17 Se ha encontrado que existe una relación lineal entre la temperatura de fusión de las proteínas y la tensión superficial de la mezcla con el solvente. En particular se ha demostrado que los aditivos18 que estabilizan la estructura nativa de las proteinas son excluidos del dominio de la proteína, esta exclusión parece depender del incremento en la tensión superficial del agua, lo que esta de acuerdo con la isotmma de adsorción de Oibbsio, que establece que, las sustancias que incrementan la tensión superficial del agua exhiben un exceso negativo en la capa superíMal y son preferentemente excluidas de la interfase. En cuanto al medio ambiente, actualmente se han reaiizado muchos estudios para tratar de cambiar las suspensiones de bases hidrocarbonadas a las acuosas, esta transición no es triviai para los sistemas que son hidrofóbicos y floculan en medios acuosos. Una de estas aplicaciones es en la industria automotriz, que actualmente utiliza pigmentos hidroíiicos en soluciones no acuosas. Un método para reducir la floculación es la adsorción de polimeros19, en sistemas donde la tensión superficial entre la partícula y el líquido es grande, el polimero la reduce y permite la solubiüzación.

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Dentro de la ciencia básica es donde ae mc~entra el laayor campo de estudh para la tensión superficial. Se han hecho esfuerzos para corre- I& tension SKI@& de un Equido p m con la asimetría de las intexdoms intermoledam& y la dcnt&h preferida por las moléculas en 4 supificie del líquido. Se ha encoatrado que la tensión superficial de un líieiufdo cOrrespOnde ai incremento la am libre de las moléculas de la superficie en relación COR las de la fase volumétrica. En los compuestos orgánicos se ha determinaddo, que la mayor oontribución a la tensión superficial se debe a la dipolai+d&l de las molinilas, mientras que los puentes de hidrógeno son la mayor contribución en la densidad de energía de cohesión. Se han desarrollado estrategias para entender las propiedades de los surfactantes fuera del equilibridl: una Cinitica lenta de desorci9ai pede

ente de la inicial durante las transformdmes de estado; CMnprehdar este fenómeno es de gran importancia en el desarrollo de nuevos y mbjons surfactantes. En la caracterización de redes porosasz2 , se cree que la tensión superficial de la interíase líquido vapor depende esencialmente del radio de curvatura para todos los tamaños de mesoporos, pero esto parece dudoso para resultados obtenidos por condensación capilar o porosimetría de mercurio basados m las ecuaciones de Kelvin y LaplaceWashbUnil3, dunde la tensión sumcia¡ es tomada en cuenta. En el área de los materiales, la tensión supuñcial es una propiedad ñsica que juega importantes roles en muchos fenóaienos tecnoiógicos, como lo sbn adhesión, detergencia, mojado, diepclgión y fricción, los cuales están determinados principalmente p6r le estnichu9 molecular en la su@ci@4. Una de las propiedades maS Urocreoentes de ioos &tales líquidos eh quk bajo ciertas condiciones, pueda extenderse a &av& de grandes ibas, para fonnpr un película aislada y rleultan excelentes modeios para el Gatucoa de supcrfkies cuando el ancho de la peiícUla es reducido, por supuesto, la tensión superficial es de gran importan& para la estabilidad de estas peiículas. El objetivo de Mach3, et al., es d e d b i r el uso de pdículm de cristales líquidos aislados como sistemas para el estudio detallado de la tensión superficial y para investigar d origen muidcular de ésta. Para el estudio de las propiedades de ciertos cristales líquido@ se pueden didar superficies de baja enerpja superñcial, encontrar BU tensión superficial crítica y con base en su andisis estructural se determina que cambios se elaboran para producir la superficie deseada. También se han tratado de desarroliar nuevos métodos para medir la tensión superficial con una mayor precisión, como el método del jalamiento vertical invertido, de Christians, et ai, donde se tratan de evitar algunos inconvenientes de los métodos existentes.

causar que la tensión superficial de1 sutínotante se desvie subetancialm .

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M. Conclt&oama

ia tension s u p e t f i se d e a t a en muchos de los procesos natrrirpkss que obsentamos todos los dlas, M e s cmm, los inuxtos caminnndo s o h las lagos, las gotas de hv i a sobre los pairpbnaaa, pero una de 1ps manifestaciones más sorprendentes de la teasaón supcrfidi es el hecho de que las olas del mar se muevan Wm h t o canforme disminuyan SIE tamslño; eventos como estos, nos dejan ver la magnitud de una propiedad microscópica dentro del mundo macroscópico. Cosas tan pequeñas como ias gotas de lluvia sigueñ principios de mundos pequeños, donde el eiectromagneüsino reen~plwa a la gravedad y la tensib eupmfiQal, la fricción y las vibraciones crecen como fuerzas atómicas. Entender estoa mundos pequeños m s abre camino para comprender el Urwaso en toda su extensión.

m. ~ d e c h h I t O 8 .

Se agradece ai CONACyT el apoyo económico otorgado para la adquisición del Processor Tensiometer K-12 de KRÚSS a traves del proyecto J-31116U 'Cambios de fase líquido-gas en medio poroso: nucleación y cinética de crecimiento" y la beca para la realizaa8n de este trabajo a través del proyecto "Medios porosos, superficies, proasoe OapiiareS y de adsorci6n" 284163.

iX. Bibiiografii

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X. Qloliorio.

Acción capilar. Elevación de líquidos por tubos muy delgados. Abserah6n. El térmiio adsorción se ref- al proceso que transcurre en la superficie del cuerpo, a difrrenCia de la absorción que tiene lugar en todo el volumen del cuerpo, por ejemplo, la disolución de un gas en el volumen de un liquido.

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A6wción. Operación que explota la capacidad de ciertos sólidos para hacer que se concentren sustancias cspecííii de una solución. De esta taamera pueden separarae, unos de otros, los componentes de soluciones gaseosas o

eiiminar olores, para la decoloración de ciertos productos del petróleo, para la eliminación de sabores y para la pnrificacófi del agua. Aagulo d. c0nt.ctb. Angulo formado por la tangente de la intertime entre los dos fluidos en el punto triple, medi& a través de la fase más densa. -iddad t-a. Según la Eey de Fourier la conductivkkl térmica e8 la mntitrfnte de proprchnalidad entre el thjo de calor y un gr&diieate de temperatura. Comcción. El calor se trandiere m a t e una comente de flujo que se mueve entre regims que tienen dikrenteip tmpeiakas. Este fly0 convective dé masa procede de lais difermcias de presibn o don4iWd eh el

cñut.h. iíquidos. Huyen como liquidos, pa0 mantienen buena parte del ordm de largo alcance c~c tensüco de los sólidos. En un criuíd liquido 1Pe molbculas se pueden desplazar entre sí, y el espaciado intermolecular es irregular, sin embargb, la mayoría de las moléculas tienen la misma orientación espacial. MLhd6n. Se marrifiesta cuando existe un movimiento d azar de mokuiaa entre dos fases on contacto con difwaitts concentraciones rndcwcs que provocará un descensw c#ipontáneo en la diferencia de estas. mubih. Un sol es un sistema coloidal cuyo medio de dispersión es un iiquido o un gas. Un sol famada p r un líquido disperso en otra liquido constituye una emulsión. Iáorrlu. Perdida irreversible de la esWWdad debida a un colapeo de las pariídlas toloidkles ea forma de ciimulos irregulares. h- de atlbeoión. F u m a intwmoiecubms que unen una sustancia a una supdcie. - de cohesión. Fuerzas intermoleculares que mantienen moléculas clmiñans unidas. Medio porolo. Material que posec al menos una de las siguientes caractexisticas: 1.Contiene espacios, llamados poros o huecos, libres de sólido, embebidos en una matriz sólida o scfnisólida. 2.Es permeable para una variedad de fluidos, es decir, los fluidos son hábiles para penetrar a través de una de sus caras y emerger por otra cara. En este caar, uno se refiere a ‘materiales porosos permeables”. N.iopor0. Poros de radio entre 20 y 500 A (2 y 50nm) m. Es la habilidad de los líquidos de producir diferentes ángulos de contacto estables sobre un supedicie Solida. Una gota de un líquido libre as& una forma que minimirr la energía libn del sistema. Paro. Espacio hueco que se encuentra embebido en una matriz sólida. o0Iprsd.d. Cantidad de huecos que contiene un cierto volumen de un sólido poroso. Se da como por ciento del volumen.

líquidas. Los métodos de adsorclón se utiiiatn para deshmu ‘CIificaPaire, pafa

flujo.

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PorodmatrSa de mercurb. Fenóaiazo oapiiar que consiste en forzpr el m d o a penetrar (intrusión o penetm56nj y M o j a r ~~~) laa cavidades porosas mediante. el aumlnto o disminución de presión, rcspectivammte. PlopSsdrd.8 de truaporte. Un sistema puede estar fuera del equilibrio por que la materia o la emrpja, o ambas, están siendo transportadas entire el sistema y sus W e d o r e s o enttu una y otra parte del sistema, tales fenómenos son denominados propiedades de tr6ansporie. Rei Pomu. Modelo en el que se considera al espetcio vacío dm0 una coiccción de poros con geometría definida e interconectados de forma regular e irregular. %ipoidpd. Relación entre el área de la superficie extenia del sólido poma0 y el área total correspondiente a la suma de Éreas pmétrkxs de las particuias que constituyen ai sólido. Bi.t.nta ooioidal. Está aompuesto por pattlculas cuyas dim~sioncS, ai menos en una dirección, se encucatnin m ei intervalo apmximach de 30 a 101 A y por un medio tn que se encuentran dispersas estas particulas, iaa cuales se denominan fase dlsperaa y el medio es la fase continua. SoroUn. La superficie de un líquido se encuentra en un estado de tensión, o

ente, un camp resihial de ne-saturación, y la de un sólido tiene 8rm1ií1lll1 fuerza; habrá, por consiguienta, una tendencia a ia disminución de energía libre en cualquier supañiCie, y esta tendencia sera la responsable fínai del feiabmeno de adsorción. Llrisdictrpts. Soluto que da lugar a un aumento signiticativo en la tensión

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superñcial.

, I.

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