UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA

ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TEC, E INGENIERIAS

PROGRAMA DE INGENIERIA DE ALIMENTOS

ZONA CENTRO SUR - CEAD PALMIRA VALLE

FISICOQUIMICA : 201604-A

TRABAJO COLABORATIVO 3201604-A FISICOQUIMICAUNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNADESCUELA CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIAPROGRAMA DE INGENIERIA DE ALIMENTOSCEAD PALMIRAOCTUBRE 27 2012

TRABAJO COLABORATIVO 3Presentado Por:INGRITH CHARLOT LEON QUIROZCODIGO: 59.652.507LUZ AIDI ALVAREZ HOYOS

CODIGGO: 52.302.188DORA ORTIZ CARDOZO

CODIGO: 28.698.342ALBA LEONOR GUERRERO

CODIGO: 65.77.18.06GRUPO : 201604_15

Presentado a:

OSWALDO GUEVARA VELANDIOATutor - Director NacionalUNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNADESCUELA CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIAPROGRAMA DE INGENIERIA DE ALIMENTOSCEAD PALMIRAOCTUBRE 27 2012

INTRODUCCIONEl presente trabajo colaborativo se desarrollo en la etapa de profundizacin de la unidad temtica del curso de fisicoqumica; trata de los fenmenos de superficie, fenmenos de transporte y cintica qumica.El trabajo se desarrollo en la primera parte, con el diseo en una hoja de exel de la isoterma de adsorcin de Freundich, continua con el diseo de un algoritmo, para determinar la cintica de una reaccin qumica y finalmente se presentan tres mtodos experimentales, para determinar la tensin superficial.

1. Diseo de hoja de clculo que permita determinar la isoterma de adsorcin de Freundlich, Construyan una hoja de clculo (Excel) que refleje el manejo de los datos de laboratorio para obtener la constante y pendiente de la ecuacin de Freundlich, (pueden orientarse en la gua de prcticas de laboratorio: Adsorcin de cido actico sobre carbn activado, NO es necesario haber desarrollado la prctica, es suficiente comprender el manejo de los datos). Recuerden que al final del proceso se grafican y linealizan estos datos.DATOS ECUACION DE FREUNDLICH

0,2 M0,05M0,02M0,005M

vol de I240 (con dilucion)40 (sin dilucion)20 (sin dilucion)20 (sin dilucion)

vol de Na2S2O3-10.46.24.82.5

conc Inicial acetona2.862323.268463.403843.62625

vol de I2 (con Carbon)40 (con dilucion)40 (sin dilucion)20 (sin dilucion)20 (sin dilucion)

vol de Na2 S2O3- (con Carbon)21.520.620.921.1

conc. Final acetona1.791.881.851.83

X = Ci - Cf1.071.391.561.80

Log X0.030.140.190.25

Log Ci0.460.510.530.56

DATOS PARA GRAFICAR

Log CiLog X

0.460.03

0.510.14

0.530.19

0.560.25

2. Diseo del algoritmo para determinar la cintica de una reaccin qumica (orden de reaccin y constante de velocidad a partir de datos de laboratorio).En el algoritmo debe mostrar criterios de decisin ejemplo, datos de entrada, variables a controlar y medir. El primer aspecto a tener presente, es el efecto que provoca la menor complicacin mecanstica sobre la posibilidad de resolver analticamente las ecuaciones diferenciales resultantes. Dos ejemplos elocuentes por s mismos para reflejar lo dicho antes son, en primer trmino, la ruptura unimolecular de una molcula en dos intermediarios semejantes, que despus se condensan en un ismero de aquella. La expresin mecanstica de este sencillo proceso, frecuente en muchas transformaciones, representado como sigue:

AMolcula reaccionante

MIntermediario

PIsmero de A

A2Mdonde:

2MP

tiene como modelo el sistema de ecuaciones diferenciales siguiente:

(I);(II);(III)

el cual solo permite la solucin de la primera, con la primitiva caracterstica de los sistemas unimoleculares, o sea,, porque la segunda pertenece a una clase de ecuaciones diferenciales identificadas por no presentar una solucin general y precisamente en el ejemplo tomado, con la presencia de una funcin exponencial y otra hiperblica, se trata de uno de los casos comprendido dentro de lasEcuaciones de Ricattisin solucin particular. Puede observarse que la nica variacin con respecto al mecanismo consecutivo ms sencillo de todos, tomado como ejemplo en muchos textos con dos actos elementales unimoleculares, es el carcter bimolecular del segundo acto elemental, en cierto sentido ms en consonancia con la experiencia prctica.

El otro ejemplo, seleccionado por Schaad para demostrar el efecto provocado por pequeos cambios de los mecanismos ms sencillos en cuanto a corresponder con ecuaciones diferenciales sin solucin, es tambin un sistema consecutivo, pero con un acto elemental opuesto entre el reaccionante y el producto de la condensacin de dos intermediarios diferentes, productos a su vez de la descomposicin del reaccionante.-

k1k2 AM+NP

k3 El sistema de ecuaciones diferenciales que representa este proceso, este es,

;y

Independientemente que durante toda la reaccin se cumple queM = N, una simplificacin ms aparente que real, la solucin analtica de este sistema de ecuaciones diferenciales requiere de la utilizacin de las funciones de Bessel, procedimiento bastante complejo para aquellos que no trabajan directamente con las Matemticas como especialidad central. Sin embargo, el mecanismo escogido por Schaad es en s muy sencillo y resulta ms cerca de la lgica inherente al comportamiento qumico, que un mecanismo donde A y P, lgicamente ismeros, no se interconviertan directamente uno en el otro de manera directa o inversa. Aqu, es posible colegir la gran complicacin en la solucin del modelo continuo que resultara si en este ejemplo se incluyera adems, la conversin directa de A en P, adicionando al mecanismo un cuarto acto elemental.

Como una primera sugerencia para abordar la solucin de los ejercicios, debe destacarse la obtencin del grfico de la concentracin o la propiedad fsica que expresa la evolucin del proceso, y el tiempo, tomando siempre que sea posible el origen de coordenadas correspondiente al tiempo en cero. Una alternativa equivalente es el grfico de la conversin y el tiempo, pero siempre escogiendo una escala lgica para facilitar la visualizacin del avance del proceso. La simple observacin del grfico de conversin de un proceso, brinda una informacin primaria ilustrativa y til, e incluso puede orientar mucho cuando los procesos incluyen sistemas reversibles de establecimiento rpido en comparacin con el resto de los actos elementales constitutivos del mecanismo. A partir de esta sugerencia, se listan a continuacin un grupo de recomendaciones a seguir dirigidas a alcanzar las soluciones de los problemas, comenzando precisamente con la importancia de disponer del grfico de la conversin del proceso.

a)Dibujo del grfico correspondiente a la data experimental que se dispone, ya sea de concentraciones o de una propiedad fsica apropiada y el tiempo, o de la conversin en el tiempo. El eje de coordenadas debe ubicarse cuando no se afecte la observacin directa del comportamiento, en el punto 0,0.

C0

C0.0tRepresentacin grficade la conversinde un reaccionante

en trminos de su concentracin C

El grfico es ilustrativo para los procesos donde la concentracin de un reaccionante disminuye monotnicamente. Para este mismo comportamiento pero expresando el avance de la reaccin en trminos de conversin (generalmente en por ciento), el grfico correspondiente tendr una apariencia como la que se presenta en la figura siguiente.-.

t

Representacin grficade la evolucin de una reaccin en

trminos de % de conversin

Resulta esencial establecer si se alcanza el 100% de conversin de la reaccin en estudio. En caso de no alcanzarse la conversin completa de los reaccionantes en los productos, deben elaborarse hiptesis que expliquen la su causa a partir de la posible reproducibilidad de este comportamiento.

Ejemplo de aplicacin

La isomerizacin en fase lquida de una sustancia A en el producto P es seguida por medidas de la concentracin molar del reaccionante en el tiempo hasta altas conversiones. La ecuacin global responde a una relacin simple del tipo:

A=B

Los datos de concentracin y tiempo del reaccionante A y algunos del producto P, obtenidos mediante tcnicas de muestreo esttico, se relacionan a continuacin.-

t0,01,02,03,04,05,06,07,07,6

A0,98800,88390,79720,72380,66100,60670,55920,51740,4946

P0,19070,4286

t8,09,09,210,210,711,012,012,213,0

A0,48030,44720,44100,41190,39850,39070,36640,36180,3443

P0,54190,6264

t13,715,216,818,020,621,022,0

A0,33000,30210,27600,25840,22390,22080,2100

P0,6860

[t]minutos

[A]M

El proceso culmina con la desaparicin completa del reaccionante. Atendiendo a la simpleza de la ecuacin global y tratarse de una isomerizacin aparentemente intramolecular, se busc el comportamiento de primer orden, pero el resultado fue la disminucin continua del valor de la constante asumida de primer orden, en la medida que seincrementaban los valores de tiempo, en el clculo correspondiente a la relacin logartmica entre la concentracin y el tiempo. Con la informacin disponible.-

-Hallar el orden del sistema, si lo exhibiera.

-Plantear un mecanismo que explique el comportamiento del proceso.

-Evaluar los valores de las constantes de velocidad de los pasos elementales que integran el mecanismo propuesto.

-Evaluar la fraccin de vida media de A, muy cercana al minuto 7,6.

Nota:Es poco comn que las determinaciones experimentales de concentraciones o propiedades fsicas destinadas a su procesamiento para buscar informaciones del comportamiento cintico de un proceso, incluyan datos hasta un 79% de conversin, como es el caso del estudio de la isomerizacin del ejemplo, por cuanto es conocido que a altas conversiones suelen aparecer desviaciones sensibles del comportamiento fenomenolgico. Lo usual es alcanzar a lo sumo un 60% de conversin.

Solucin.-

Atendiendo al resultado expresado en el ejercicio en cuanto a la determinacin del orden del proceso, se comienza buscando la verificacin del comportamiento de segundo orden, para lo cual se aplica el mtodo de integracin analtico correspondiente a ese orden:

O sea,

t

A

k =

0,00,98801,012146--

1,00,88391,1313500,1192040,119204

2,00,79721,2543900,2422450,121122

3,00,72381,3815970,3694510,123150

4,00,66101,5128590,5007140,125178

5,00,60671,6482610,6361150,127223

6,00,55921,7882690,7761230,129354

7,00,51741,9327410,9205950,131514

Hasta el minuto 7, correspondiente a ms de un 47% de conversin, ya se puede concluir que el sistema no sigue un comportamiento de segundo orden, por cuanto el valor de la constante asumida de segundo orden mantiene un incremento sistemtico al aumentar el tiempo. Este resultado sugiere un orden inferior, pero como la prueba para primer orden apunt a un orden superior, o bien se est frente a una fenomenologa con un orden fraccionario comprendido entre primero o segundo, o el sistema no tiene un orden definido. Por otro lado, de la informacin brindada por la data experimental, es posible concluir que en el mecanismo no se detecta la presencia de intermediarios que se acumulen, por cuanto de los datos de A y P, correspondientes a los tiempos respectivos 2, 6, 9, 12,2 y 15,2, no dejan espacio para asumir la presencia experimentalmente detectable de alguna otra especie qumica involucrada en el proceso.

En la bsqueda de nuevas posibilidades, al observar la data experimental resulta que existen varios valores numricos de concentraciones cuyas mitades aparecen de manera aproximada en la misma. As, es posible elaborar una data de valores de concentraciones iniciales relativas y sus correspondientes fracciones de vida media.-

A00,98800,88390,79720,72380,66100,60670,51740,4472

t7,68,28,79,29,710,211,011,6

0,4410

11,8

Lo primero a concluir de la simple observacin de la data elaborada es que los espacios de tiempo que corresponden a la reduccin de los valores de las concentraciones a su mitad, no se mantienen con un valor constante, reafirmando que el sistema no sigue un comportamiento de primer orden.

Aplicando la relacin que aparece en el mtodo de las fracciones de vida, mediante la cual es posible concluir si un sistema con un solo trmino de concentracin en la expresin de la velocidad cumple con un orden determinado.-

ln(t)=ln[f(n,k)]-(n 1) ln(A0)paran1De la correlacin lineal entre el logaritmo de los tiempos de vida mediot y el logaritmo de las concentraciones de A cuyos valores numricos aparecen casualmente en la data experimental y por tanto asumidas como concentraciones iniciales deA, se encuentran los siguientes resultados:

Intercepto=2,040

Pendiente=0,532

r=0,9968

De estos resultados puede suponerse con cierto grado de certeza que el sistema exhibe un orden igual a 1,5, esto es, 3/2, aunque el excelente valor del coeficiente de correlacin no sea una prueba concluyente de la validez de la funcin escogida, en este caso lineal.

Con la orientacin lograda, se procede a la verificacin de ese resultado exploratorio mediante el cumplimiento de la relacin lineal entre el inverso de la raz cuadrada de la concentracin del reaccionante A y el tiempo t que es la relacin integrada correspondiente a ese orden.-

Para comprobar analticamente el cumplimiento de esta relacin, se elabora la tabla correspondiente que incluye las concentraciones de A, el tiempo t y el resto de los parmetros en forma creciente de complejidad para visualizar con facilidad cualquier rectificacin necesaria.-

t

A

=

0,00,98801,006055--

1,00,88391,0636490,0575950,057595

2,00,79721,1199960,1139410,056971

3,00,72381,1754140,1693590,056453

4,00,66101,2299830,2239290,055982

5,00,60671,2838460,2777920,055558

6,00,55921,3372620,3312070,055201

7,00,51741,3902300,3841760,054882

La disminucin continua del valor asumido como la mitad de la constante correspondiente al orden 3/2, hasta el minuto 7, indica que tampoco este es el orden del sistema. En el grfico del inverso de la raz cuadrada el inverso de la concentracin de A vs. el tiempo t, se observa claramente la presencia de una tendencia, confirmando los resultados analticos, esto es, que el sistema no sigue un orden igual a 3/2. As, los resultados de la aplicacin del mtodo de las fracciones de vida, aunque orientaron a una posible respuesta, no pudieron ser verificados por el procedimiento definitivo que responde al cumplimiento de la ley cintica para un orden determinado.

Grfico de la concentracin de A conGrfico del inverso de la raz cuadrada derespecto al tiempo t.la concentracin de A versus el tiempot. No hay linealidad.

Hasta aqu y sin una respuesta concluyente sobre la ley cintica que sigue el sistema, se hace necesario volver a la naturaleza de la reaccin qumica que se estudia y tratar de identificar los resultados acumulados, con la lgica de algn mecanismo posible. En esta direccin, es procedente pensar que las isomerizaciones pueden tomar lugar mediante un acto elemental unimolecular (1) que exprese el reordenamiento intramolecular, pero tambin mediante actos elementales bimoleculares (2).-

(1)AP(2)2A2P

Ambas posibilidades se representan con la misma ecuacin global. Dado que en cada caso por separado, el sistema exhibira primer orden o segundo orden respectivamente, puede asumirse que ambos procesos toman lugar paralelamente lo cual provocara un comportamiento global intermedio en cuanto al orden, esto es, entre primero y segundo. Siguiendo este razonamiento, un mecanismo que explica la evaluacin del proceso sera el siguiente:

AP(1)

2A2P(2)

Al que le corresponde la ecuacin global:A=P

La velocidad del consumo de A ser:Expresin que no responde a un orden determinado. Los valores respectivos de k1 y de k2 determinan la tendencia respectiva a la isomerizacin de cada uno de los dos actos elementales. De la ecuacin diferencial, la relacin entre las concentraciones de A y de P ser:

A0A=PLa solucin de la ecuacin diferencial es:O tambin

Relaciones a las cuales le corresponde como expresin logartmica:

Es interesante hacer notar que si se considera k2 igual a cero, equivalente a no tener en cuenta el segundo acto elemental del mecanismo propuesto, o lo que es lo mismo, que la isomerizacin de A solo tomara lugar mediante una transformacin unimolecular,aparecera la expresin integrada correspondiente a la fenomenologa de primer orden.

El procedimiento escogido para evaluar numricamente las constantes de los dos actos elementales, se basa en la linealizacin de la expresin de la velocidad.-

De la data experimental, es posible obtener los valores del logaritmo natural de A y mediante un software especializado obtener el valor numrico de su derivada con respecto al tiempo.-

t01,02,03,04,05,0

A0,98800,88390,79720,72380,66100,6067

- lnA0,01210,12340,22670,32320,41400,4997

x 10-211,00310,5089,9949,4798,9658,451

6,07,07,68,09,09,2

0,55920,51740,49460,48030,44720,4410

0,58120,65890,70400,73330,80470,8187

7,9367,4227,1136,9076,3936,290

La correlacin lineal entre la derivada del logaritmo natural de la concentracin A con respecto al tiempo y la propia concentracin de A, arroja una linealidad convincente, dado que no se detecta ningn tipo de tendencia en la medida que disminuyen los valores de la concentracin de A. Se tomaron valores de A hasta algo ms del 55% de conversin. La grfica muestra claramente la relacin lineal sin tendencias.-

11,00-

x10-3

6,00-1,000A0,400

Comprobacin grficadelcomportamiento lineal.La dispersinpropia de los errores no es una manifestacin de alguna tendencia.

Los resultados de la correlacin lineal fueron los siguientes.-

Intercepto=0,08235

Pendiente=0,03252

r=0,9989

De acuerdo con estos resultados, los valores de k1 y k2 sern:

k1= 3,252.10-2min-1k2= 4,118.10-2M-1.min-1

Para mejorar los valores encontrados de las constantes y teniendo en cuenta que estn en el mismo orden, se utiliza un software correspondiente a la integracin numrica del mtodo de Runge-Kutta de cuarto orden. De los resultados obtenidos, los mejores valores para las constantes son:

k1= 3,21.10-2min-1yk2= 4,24.10-2M-1.min-1

La evaluacin del tiempo de vida medio de A se realiza sustituyendo los valores de las constantes en la ecuacin integrada que relaciona la concentracin del reaccionante A con el tiempo y despejando este ltimo.-

t=de dndet=7,617 minutos

Valor que corresponde bien con la data experimental. Por otro lado, resulta de inters y a favor de la hiptesis mecanstica asumida, que si se elimina el trmino k2 en la expresin de la fraccin de vida media, resultara la conocida relacin de ese parmetro para el comportamiento de primer orden (t= ln2/k).

5. Mtodos experimentales para determinar la tensin superficialFigura 27. Esquematizacin Tensin Superficiala. Mtodo de la capilaridad

Mtodo sencillo es el de la capilaridad, ilustrado en la figura 28 (a). Seinserta verticalmente en el lquido un tubo de radio interno pequeo r, y si ellquido humecta al vidrio, el nivel del lquido se eleva por el tubo (debido a que las fuerzas de adhesin entre las molculas del lquido, exceden a las fuerzas decohesin entre el lquido y las paredes del vidrio), el caso ms simple, cuando hay una total humectacin del tubo, es que el ngulo entre el menisco y la superficie sea cero, tal como se observa en la figura 28 (b). En este caso la fuerza F1 acta directamente hacia arriba. Esta fuerza es igual a la tensin superficial multiplicada por la longitud de contacto entre el borde del lquido y el tubo; su longitud es iguala 2p .r , y entonces: 2p . .g 1 F = r . En el equilibrio, esta fuerza se balancea con la fuerza F2 debido al peso del lquido que contiene el capilar, la cual est dada porla siguiente expresin:

b. Mtodos basados sobre la medicin de una fuerza

Uno de los mtodos ms exactos para medir la tencin superficial es el la gota colgante, es una gota que cuelga de la punta del capilar o, siendo ms general, de cualquier superficie solida. Una gota que se encuentra colgando de un extremo de un tubo capilar, suele estirarse y desarrollarse, en gran parte debido a la variacin de la presin hidrosttica la cual llega a ser apreciable en comparacin con aquella dada por la curvatura en el pice de la gota (Adamson,1982).

Mtodos basados sobre una deformacin

GOTA PENDIENTE o COLGANTE.

Cuando se deja colgar una gota de un gotero, se produce una geometra de equilibrio entre la fuerza de gravedad que tiende a estirar la gota y la fuerza de tensin que tiende a encogerla.

La medida de los dimetros d1 y d2 definidos en la Fig. 15 permite hallar la tensin interfacial mediante los nomogramas de Andreas, Hauser y otros.

Este mtodo es relativamente simple, ya que exige solamente medir dos longitudes, lo cual se hace fcilmente con un telemicroscopio o sobre una macrofotografa. Sin embargo se requiere una cierta destreza experimental para formar una gota estable (en general con una bureta micromtrica) y para mantenerla libre de oscilacin.

Fig. 15: Gota pendiente.

El mtodo se aplica para tensiones intermedias, ya que es poco preciso para tensiones muy altas (la gota es esencialmente esfrica) y que por otra parte la gota tiende a descolgarse si la tensin es muy baja (?< 0,01 dina/cm).

c. METODO BASADO SOBRE LA MEDICION DE UNA FUERZA

METODO DE LA PLACA (Whilhelmy 1863).

Se utiliza una placa de geometra rectangular perfectamente conocida suspendida verticalmente a una balanza de precisin (Ver Fig. 2). El lado inferior de la placa se pone en contacto (horizontalmente) con la superficie del lquido para que se moje (2). Luego se ejerce una fuerza vertical sobre la placa para levantarla. La placa se levanta poco a poco, y de cada lado se forma una interfase curva (3); se levanta la placa hasta que se produzca el arranque (4)

Fig. 2 : Mtodo de la placa de Wilhelmy

En la posicin justo antes del arranque (Fig. 2 caso 3) se puede calcular el equilibrio de fuerzas entre las fuerzas de tensin que se aplican de parte y otra de la placa (por eso el factor 2) y la fuerza de levantamiento F (Fig. 3).

Fig. 3: Mtodo de la placa - Balance de fuerzas

Usualmente la placa es de platino levemente rugoso, de tal forma que el ngulo de contacto sea lo ms pequeo posible, y se pueda suponer igual a cero. La placa mide tpicamente 29,9 mm de largo (L) y 0,1 mm de espesor (e), en cuyo caso el permetro completo es de 60 mm. La balanza es en general una balanza de torsin que el usuario manipula con una palanca. En ciertos modelos (automticos) es un motor que asegura el levantamiento, y un sistema registrador monitorea la fuerza.

En el momento del arranque, ninguna parte del volumen de la placa est dentro del lquido, y por tanto no se necesita realizar correccin alguna por empuje de Arqumedes (lo que requiere en otros de los mtodos).

Por otra parte este mtodo no produce una superficie nueva al momento de producirse la medicin. En la prctica se puede colocar el lquido dentro del recipiente varias horas antes y dejar equilibrarse la superficie. Por lo tanto este mtodo es particularmente bien adaptado a los sistemas que contienen sustancias surfactantes cuyo tiempo de adsorcin puede ser largo. Ntese que permite sin embargo medir la tensin dinmica; basta con verter el lquido en el recipiente justo antes de tomar la medida.

Este aparato permite tambin evaluar el ngulo de contacto entre un lquido y un material slido. Basta medir primero la tensin superficial con una placa de platino ( = 0), y luego medirla con una placa hecha del material a evaluar. La relacin entre las dos fuerzas medidas es cos.

En teora la precisin de la medida est solo limitada por el conocimiento de la geometra de la placa (L y e) y la precisin de la balanza. En la prctica, no se puede tener una precisin mejor que 0,2 dina/cm, al menos de trabajar en atmsfera inerte con precauciones extremas. Por lo tanto las balanzas utilizadas son en general balanzas econmicas que dan el centgramo, ya que no se justifica una mejor precisin. En consecuencia estos aparatos son bastante econmicos, en el rango de US$ 1500-2000 para un aparato manual. No se gana gran cosa en comprar un aparato automtico o computarizado, al menos que se quiera realizar centenares de mediciones al da.

Este aparato es muy verstil, en particular para medir tensiones superficiales de soluciones acuosas, en el rango 70 dina/cm (agua pura) - 30 dina/cm (soluciones de detergentes); permite obtener fcilmente una reproductibilidad del orden de 2%, lo que es suficiente para determinar la concentracin micelar crtica de una solucin de surfactante.

El mtodo de la placa de Wilhelmy se puede usar tambin para las interfases lquido-lquido, en cuyo caso hay que proceder de la forma siguiente. Primero se vierte en el recipiente el lquido menos denso y se hunde integralmente la placa en este lquido. Se mide entonces la fuerza necesaria para equilibrar el sistema F1 (esta fuerza toma en cuenta el empuje de Arqumedes sobre la placa hundida en la fase menos densa). Luego se limpia y se seca la placa. Se vierte entonces el lquido ms denso en un segundo recipiente y se baja la placa hasta establecer el contacto. Luego se saca la placa hasta una posicin levemente ms baja que el arranque. Luego se vierte cuidadosamente el lquido menos denso hasta recubrir la totalidad de la placa. Finalmente se procede a levantar la placa hasta producirse el arranque, lo cual ocurre con una fuerza F2. La fuerza neta requerida F2-F1 permite calcular la tensin como en el caso anterior.

Fig 4. Mtodo de la placa para medir la tensin interfacial

Obviamente que el mtodo implica que la placa de platino est ms mojada por el lquido ms denso que por el lquido menos denso. Si la fase ms densa es de tipo acuoso, y la fase menos densa es de tipo aceite, el ngulo de contacto es por lo general 0 y se puede asumir cos=1. Como en el caso de una superficie gas-lquido se puede usar el mtodo para determinar el ngulo de contacto mediante dos mediciones.

d. mtodo del anillo (nouy 1919).

El mtodo de Nouy, se reemplaza la placa rectangular suspendida verticalmente por un anillo trico suspendido horizontalmente, en forma perfectamente paralela con la superficie o interfase. El anillo tiene un radio R, y est hecho con un alambre de radio r, resultando en un permetro total de L = 4R. Ntese que este permetro es una aproximacin, ya que no toma en cuenta la posicin exacta de la lnea de contacto trifsico respecto al anillo. En todo caso es vlido si r cohesin)-En la prctica el ascenso

capilar se torna medible para capilares extremadamente finos, por lo que no es un mtodo de

medicin usual

Mtodo de la placa (whilhelmy 1863).

-no produce una superficie nueva al momento de

producirse la medicin-permite obtener fcilmente una reproductibilidad del orden de 2%, lo que es suficiente para determinar la concentracin micelar crtica de una solucin de surfactante.

-permite tambin evaluar el ngulo de contacto entre un lquido y un

material slido-En la prctica, no se puede tener

una precisin mejor que 0,2 dina/cm, al menos de trabajar en atmsfera inerte con

precauciones extremas.

-Por lo tanto las balanzas utilizadas son en general balanzas

econmicas que dan el centigramo, ya que no se justifica una mejor precisin

Mtodo del anillo (nouy 1919).

-se presta bien a la moda actual

de computarizar los equipos, puesto que es fcil detectar el mximo de fuerza, y realizar el

mtodo de aproximaciones sucesivas, sin nunca arrancar el anillo- el mtodo del anillo de Nouy tiene esencialmente

las mismas caractersticas que el mtodo de la placa.

- A dimensin externa igual, la longitud de contacto trifsico es mayor que la de la placa.

-es obviamente mejor que el

mtodo de la placa si no hay seguridad de que el ngulo de contacto sea cero.-El tiempo requerido puede ser mayor que lo que se pueda pensar.

-La experiencia

muestra que en presencia de surfactantes polimricos se puede requerir varias horas para alcanzar dicho equilibrio creacin de rea superficial o interfacial nueva, y la necesidad de una correccin hidrosttica si se desea una

alta precisin

3. Describir tres mtodos para medir la tensin superficial, ventajas y desventajas

Existen numerosos mtodos de medicin de la tensin, los cuales se clasifican de

acuerdo al principio que usan:1. Mtodos basados sobre la medicin de una fuerza

2. Mtodos basados sobre la medicin de una presin

3. Mtodos basados sobre una propiedad geomtricaRecordamos antes de todo que la tensin es una fuerza por unidad de longitud, y que la unidad usual de tensin es la dina/cm (sistema cgs) la cual que es al mN/m (SI).1. METODOS BASADOS SOBRE LA MEDICION DE UNA FUERZA

Se sabe que la tensin es una fuerza por unidad de longitud de linea de contacto

trifsico. Tales mtodos se aplican por tanto al caso en que hay 3 fases: un fluido (gas o lquido), un lquido, y un slido. La tensin superficial o interfacial entre los dos fluidos se mide como una fuerza aplicada sobre una cierta longitud de la lnea de contacto trifsico.

METODO DE LA PLACA (Whilhelmy 1863)

Se utiliza una placa de geometra rectangular perfectamente conocida suspendida

verticalmente a una balanza de precisin (Ver Fig. 2). El lado inferior de la placa se pone en contacto (horizontalmente) con la superficie del lquido para que se moje (2). Luego se ejerce una fuerza vertical sobre la placa para levantarla. La placa se levanta poco a poco, y de cada lado se forma una interfase curva (3); se levanta la placa hasta que se produzca el arranque (4).

Mtodo de la placa de WilhelmyMETODO DEL ANILLO (Nouy 1919)

En el mtodo de Nouy, se reemplaza la placa rectangular suspendida verticalmente por un anillo trico suspendido horizontalmente, en forma perfectamente paralela con la superficie o interfase. El anillo tiene un radio R, y esta hecho con un alambre de radio r, resultando en un permetro total de L = 4R. Ntese que este permetro es una aproximacin, ya que no toma en cuenta la posicin exacta de la linea de contacto trifsico respecto al anillo. En todo caso es vlido si r