Fenómenos de superficie

¿Que es?

Es la superficie de cualquier líquido, se comporta como si sobre esta existe una membrana a tensión. A este fenómeno se le conoce como tensión superficial.

¿Cuales son las causas?

La tensión superficial es causada por los efectos de las fuerzas intermoleculares que existen en la interface y depende de la naturaleza del líquido, del medio que le rodea y de la temperatura.

¿Como influye la temperatura?

En general, la tensión superficial disminuye con la temperatura, ya que las fuerzas de cohesión disminuyen al aumentar la agitación térmica.

Tensión superficial del agua

Dado que las fuerzas intermoleculares de atracción entre moléculas de agua se deben a los enlaces de hidrógeno y éstos representan una alta energía, la tensión superficial del agua es mayor que la de muchos otros líquidos.

Fórmula

En un punto del interior de un líquido es directamente proporcional a la densidad del fluido (d) a la profundidad (h) y a la gravedad del lugar (g). ​​

P=d.g.h

Propiedades

• Relativa a su dirección:

La presión hidrostática en cualquiera de sus puntos debe ser normal (perpendicular) al elemento plano sobre el que actúa.

• Relativa a su intensidad:

La presión es independiente de la inclinación de la superficie sobre la que actúa.

Aplicación

ADHESIÓN QUÍMICA

Se produce cuando los átomos de la interfaz de dos superficies separadas forman enlaces iónicos, covalentes o enlaces de hidrógeno.

ADHESIÓN DIFUSIVA

Ocurre cuando las moléculas de ambos materiales son móviles y solubles el uno en el otro. Esto sería particularmente eficaz con las cadenas de polímero en donde un extremo de la molécula se difunde en el otro material.

ADHESIÓN MECANICA

• La teoría mecánica explica el fenómeno de la adhesión relacionando directamente la porosidad y rugosidad de la superficie del sustrato con el grado de adhesión que se puede obtener.

ADHESIÓN DISPERSIVA

ADHESIÓN ELECTROSTATICA

Aplicaciones de adhesión

• Cuando se preparan muestras para observar al microscopio y se agrega una gota en el portaobjetos y encima se coloca el cubreobjetos y queda adherido.

• En química se utiliza cuando dos materiales pueden formar un compuesto químico al unirse.

Sólido

Las fuerzas de cohesión entre las moléculas son grandes, por lo que estas vibran alrededor de posiciones fijas manteniéndose invariables las distancia entre las mismas.

Líquido

Las fuerzas de cohesión entre las moléculas son pequeñas, así que gozan de una gran movilidad y se desplazan unas respecto a otras sin tendencia a separarse. Adoptan la forma de los recipientes que los contienen.

Gases

Las fuerzas de cohesión entre las moléculas son nulas, así que se mueven libremente tendiendo a separarse unas de otras. Se difunden intentando ocupar todo el volumen de los recipientes que los contienen y son muy compresibles.

Estados de agregación con su fuerza de cohesión

Aplicación de cohesión

• El mercurio en un matraz de vidrio.

Debido a su alta cohesión y baja adhesión al vidrio, el mercurio no se extiende para cubrir la superficie del matraz. Además, exhibe un menisco fuertemente convexo. El mercurio no moja el vidrio.

Ejemplo

Consideremos dos contenedores de gas A y B separados por un separador. Las moléculas de ambos gases están en constante movimiento y efectúan numerosas colisiones contra el separador.

Movimiento del agua

Se realiza desde un punto en que hay mayor concentración a uno de menor con el objetivo de igualar las concentraciones. De acuerdo al medio en que se encuentre una célula, la osmosis varia.

Función de la osmosis

Es mantener hidratada a la membrana celular. Este proceso no requiere de gasto de energía. Así que consiste en el paso del solvente de una solución desde una zona de baja concentración de soluto a una de alta concentración del soluto separadas por una membrana semipermeable.

Osmosis en las células

• En un medio isotónico hay un equilibrio dinámico.
• En un medio hipotónico la célula toma agua hinchándose y puede estallar.
• En un medio hipertónico la célula se deshidrata y muere a esto se le llama crenación.

Eléctrico

Los iones de una sustancia se concentran en una superficie como resultado de la atracción electrostática en los lugares cargados de la superficie.

Van der Waals

La molécula adsorbida no está fija en un lugar específico de la superficie, sino más bien está libre de trasladarse dentro de la interfase.

Naturaleza química

Es cuando el adsorbato sufre una interacción química con el adsorbente.

Equilibrio de adsorción

Isotermas:

Relación entre la cantidad adsorbida y la presión, en el caso de gases o vapores, o la concentración en la fase liquida, en el caso de adsorción de líquidos, para una temperatura determinada.

Aplicaciones

• Obtención de varios tipos de productos biotecnológicos como aminoácidos, antibióticos, vitaminas y proteínas.
• Se pueden realizar cromatografía.

Bibliografías

• Física CBC. Hidrostática. Página 1-11. Recuperado de:
• http://oeste.fisicacbc.org/hidro03.pdf
• Física y química. Capítulo 4: fuerza y presión de los fluidos. Recuperado de:
• http://recursostic.educacion.es/secundaria/edad/4esofisicaquimica/4quincena4/impresos/quincena4.pdf
• Catedra de ingeniera rural. Escuela Universitaria de Ingeniera Técnica Agrícola de Ciudad Real. Tema 2: hidrostática.
• Jaramillo, J. (2004). Química. Editorial Mad: España.
• Jaramillo, O. (2007). Notas de físico-química. Estados de la materia; líquidos. Universidad Nacional Autónoma de México.
• Fisicoquímica I. Instituto Politécnico Nacional. Departamento de Química.
• Vite, L. Características de los líquidos. Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo.
• Unidad 3. Fenómenos de superficie: adsorción. Universidad Nacional Autónoma de México. Recuperado de:
• http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/Unidad3Adsorcion_19664.pdf
• Capítulo 2. Absorción. Recuperado de:
• http://bibing.us.es/proyectos/abreproy/70358/fichero/CAPITULO2.pdf
• Ingeniera de procesos térmicos: absorción y adsorción. Gunt hamburg. Recuperado de:
• http://www.gunt.de/images/download/absorption_spanish.pdf