1. RamrezNaranjoJosPablo FisicoqumicadeInterfases Tarea03
BalanzadeLangmuir,IsotermadeGibbs. BalanzadeLangmuir. Antes de
comenzar a hablar acerca de la balanza de Langmuir, hemos de
comenzar a hablar acerca de monocapas insolubles, estas pueden ser
formadas cuando una sustancia anfiflica insoluble en agua o algn
otro lquido se distribuye mediante un
solventevoltilparaformarunamonocapainsolubleenlainterfaseaire-agua,dichas
monocapas reciben el nombre de pelcula de Lagmuir, en este caso se
considera que
todaslasmolculasestnconcentradasenunacapadeespesordeunamolculaenla
interfase. Cuando por medio de un sistema de barreras se reduce el
rea superficial, las molculas de la sustancia anfiflica comienzan a
ejercer cierta fuerza de repulsin entre ellas, entonces ocurre que
un efecto similar a la presin llamada presin
superficial,cuyadefinicines. = 0
Dondeeslatensinsuperficialconpresenciademonocapay0latensinsuperficial
delasubstanciapura.
LabalanzadeLangmuirconsisteenunaespeciedetinaquecontieneunasubfase(que
puedeseragua),elmaterialdelquegeneralmentesefabricaesdeteflnconelfinde
evitarderramesofugasporlosbordes,dichatinasecontrolatrmicamenteporagua
que circula en canales colocados debajo de la tina de tefln. Se
puede hacer variar el rea superficial haciendo un barrido de las
barreas sobre la superficie de la tina. La
tensinsuperficialsemidedespusporelmtododeWilhelmy.
Dichomtodoconsistedeunaplato,parcialmentesumergido,enunlquidoconectado
aunaelectro-balanza.Dichopuedeestarfabricadodeplatinooinclusopapelfiltro.El
platodetectalafuerzahaciaabajoejercidaporelmeniscodellquidoquehumedecea
dichoplato.Entonceslatensinsuperficialsecalculacomosigue. F = m p g
( ) +2 t p + w p ( ) LV cos l V p g donde mp es la masa del plato,
g es la aceleracin gravitacional, mp es el largo del
plato,wpeselanchodelplato,LVeslatensinsuperficialdelquido,eselngulode
contacto, l es la densidad del lquido y Vp es el volumen de la
porcin del plato que
estasumergida.Entoncesenrealidadloquehaceparamedirlapresinsuperficiales
repetir este mtodo en una superficie limpia, y alguna con monocapa
presente. Representadoenlasiguienteecuacin. 2. = = F 2 t p + w p (
) = F 2w p RamrezNaranjoJosPablo FisicoqumicadeInterfases Tarea03
Figura 1.- Esquema de la balanza de Langmuir IsotermadeGibbs.
Anteriormentehemosestudiadocomolatemperaturainfluyeenlatensinsuperficial,
mas an no hemos comentado como es que influye sobre ella la
concentracin de algn soluto presente en el lquido que se desea
estudiar. Los solutos puede tener
variadosefectosentensinsuperficialsinembargodichoefectoestaenfuncindela
estructura del soluto en cuestin, los efectos, pueden variar desde
casi m- nimos o nulos o llegar a incrementar la tensin superficial
como en el caso de las sales
inorgnicas,reducirlatensinsuperficialprogresivamentedelaformaquesucedeal
agregar algn alcohol hasta incluso reducir la tensin superficial,
hasta un mnimo,
despusdelcualelagregarmassolutonoafectamaslatensinsuperficialcomoseda
conlostensoactivos. Sin embargo hay algo que complica la observacin
de este efecto, y es que un soluto puede existir en diferentes
concentraciones en la superficie del solvente y en el seno de la
disolucin, mas esta diferencia (de concentraciones) varia de
acuerdo a cada
combinacindesoluto-disolvente.Esporelloqueunatilherramientaeselisoterma
deGibbsqueseexpresamediantelasiguienteecuacin. = 1 RT dlnC T,P
donde se conoce con la concentracin de la superficie y representa
el exceso de 3. soluto por unidad de rea en la superficie sobre la
cual podra estar presente si la concentracin en el seno de la
disolucin prevaleciera hasta la superficie, como esta referida a un
rea las unidades en las finales de son mol m -2 . C es la
concentracin del soluto en el seno de la disolucin, R la constante
universal de los gases y T le
temperatura.DelaecuacinanterioreslgicoqueunacondicinseaquelaTdebede
permanecer constante puesto como vimos anteriormente, la tensin
superficial varia enfuncindeT. El nombre propiamente por el conoce
a la ecuacin anterior es Isoterma de Adsorcin de Gibbs para sistema
multicomponentes, y funciona para relacionar 107 Iuga de la subIase
sobre los bordes. La tina es controlada termicamente por agua que
circula en canales colocados debajo de la tina de teIlon. El area
superIicial de la tina Figura 4. Esquema de la balanza de Langmuir
con electrobalanza con placa de Wilhelmy medidor de la presion
superIicial, y barreras para reducir el area de superIicie
disponible. se puede variar haciendo un barrido de las barreras
sobre la superIicie de la tina. La barrera esta hecha de Delrin un
material hidroIilico, y suIicientemente pesado para prevenir
cualquier Iuga de la monocapa debajo de la barrera. La presion
superIicial del material y el area molecular es continuamente
monitoreada durante el proceso de compresion. La presion
superIicial se mide por el metodo de placa de Wilhelmy. En este
metodo se mide la Iuerza debida a la tension superIicial en la
placa suspendida tal que esta parcialmente inmersa en la subIase
(ver Figura 5). La Iuerza es convertida en tension superIicial
(mN/m o dinas/cm) con la ayuda de las dimensiones de la placa.
Figura 5. Placa de Wilhelmy parcialmente inmersa en la superIicie
del agua. Barrera Barrera Balanza con Placa Wilhelmy Superficie
monocapa Tina con subfase Barrera Barrera Balanza con Placa
Wilhelmy Superficie monocapa 4. Tina con subfase
RamrezNaranjoJosPablo FisicoqumicadeInterfases Tarea03
loscambiosenlaconcentracindeuncomponenteencontactoconunasuperficiecon
cambiosenlatensinsuperficial,tambinpuedeexpresardelasiguienteforma,sise
tomaenterminodelexcesointerfacialcomo. d = 1 d 1 + 2 d 2
dondeeslatensinsuperficial,1eselexcesointerfacialdelcomponente1,y1es
el potencial qumica del componente 1. Pero porqu el nombre de
isoterma de adsorcin?, Bueno son muchas las influencias que pueden
cambiar cambios en la
composicincercanadelascapasuperficial,sustanciaspuedenacumularsecercaoen
el interior del seno de la disolucin, este movimiento es lo que
caracteriza el
fenmenodeadsorcin,locualinfluyeenlatensinsuperficialylaestabilidaddelos
coloides. Las capaz de adsorcin en la superficie en un medio de
dispersin lquido afectaran las interacciones entre partculas
dispersas en el medio y es por ello en consecuencia de que dichas
capaz, afectan la estabilidad coloidal. La adsorcin de las molculas
de la fase lquida en la interfase ocurre cuando esta fase esta en
contacto
conotrafaseinmisciblequepuedeserunlquidoungaso,unslido.Porlanaturaleza
de la deduccin de ecuacin del isoterma de Gibbs solo puede ser
aplicado a
solucionesideales,esdecir,solucionesqueestnrealmentediluidasyqueposeendos
componentes. Figura 2.- Esquema del exceso interfacial, con una
monocapa de anffilo presente. Bibliografa
http://en.wikipedia.org/wiki/Gibbs_isothermConsultadoelMartes16deAgosto
de2011alas11:45AM Exceso Interfacial ( i ) (Gibbs - 1895) ! " # # =
n moles de i en la interfase (s) en exceso A rea de interfase
Composicin especial ! "#$% "#$% ! ! ! RamrezNaranjoJosPablo
FisicoqumicadeInterfases Tarea03
http://en.wikipedia.org/wiki/Surface_tensionConsultadoelMartes16deAgosto
5. de2011alas10:35AM
http://www.firp.ula.ve/archivos/cuadernos/S201A.pdfConsultadoelMartes16de
Agostode2011alas12:23
http://campus.usal.es/~licesio/Sistemas_Coloidales/SC_03.pdfConsultadoel
Martes16deAgostode2011alas12:52PM
http://tesis.uson.mx/digital/tesis/docs/19884/Capitulo7.pdfConsultadoelMartes
16deAgostode2011alas12:58PM
http://en.wikipedia.org/wiki/Langmuir-Blodgett_trough#Balance
Consultado el Mircoles17deAgostoalas11:20AM 6. de2011alas10:35AM
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