FENÓMENOS DE INTERFASE

El trabajo necesario para crear una unidad de superficie, llamada unidad de superficie de energía libre, es equivalente a la tensión superficial de un sitema líquido.

El requisito principal del equilibrio es que la energía libre de un sistema sea mínima

La tensión superficial se expresa en ergios/cm2. como un ergio es una dina-cm, ambos juegos de unidad son equivalentes

Fenomenos de humectación

Es cuando los líquidos no pueden extenderse espontáneamente sobre una superficie sólida decimos que el sólido no está humedecido o humectado .

Un parámetro importante que refleja el grado de humectación es el ángulo que el líquido forma con la superficie sólida en el punto de contacto .

ϒsv = ϒsL + ϒsv cosθ

Capilaridad

EL movimineto espontáneo de un líquido en un tubo capilar o estrecho , debido a fuerzas superficiales , y es responsible de muchs procesos importantes que implican la penetración de líquidos en solidos porosos.

Basándonos en la definición de tensión superficial esta fuerza es igual a la tensión superficial ϒmultiplicada por la circunferencia del circulo ,2πr

F = ϒ2πr

La fuerza W que se opone al movimiento hacia arriba es :

W =mg = πr 2dgh

Adsorción

Las sustancias como metales , óxidos metálicos, silicatos y sales, que contienen grupos polares expuestos , pueden clasificarse como sólidos de gran energía o hidrófilos

los sólidos no polares como carbono, azufe,polietileno o teflón pueden clasificarse como sólidos de baja energía o hidrófobos.

Cuando hay una reacción química el proceso se llama adsorción química , y cuando predominan fuerzas de dispersión , adsorción física.

Para comprender cuantitativamente el proceso de adsorción y poder comparar diferentes sistemas deben evaluarse dos factores

1) Cuál es la capacidad del solido , cuál es la cantidad máxima de adsorción en determinadas condiciones.

2) Cuál es afinidad de una sustancia dada por la superficie sólida o con qué facilidad se absorbe a una presion dada.

Adsorción desde una solución

Películas monomoleculares : Se orientan de tal modo que reducen la energía libre interfacial producida por la presencia de la interfase.Cada sustancia muestra propiedades de película que reflejan las interacciones entre moléculas en la película superficial.La diferencia de tensión superficial se llama presion superficial.

π=ϒ0 - ϒ

Películas solubles y adsorción desde una solución:

La adsorción desde una solución acuosa requiere menor concentración de soluto para obtener el mismo nivel de adsorción si la cadena hidrófoba se hace más larga o si la adsorción desde solventes no polares favorece cuando el soluto es muy polar.

como las películas solubles o adsorbidas no pueden comprimirse, no hay una forma simple y directa de estimar el número de moléculas/unidad de superdcie que llegan a la superficie en condiciones determinadas.

Películas mezcladas: mezcla de agentes tensioactivos . La sustancia de cadena corta se usa en gran cantidad, hasta un estado altamente condesado, cuando predomina la sustancia de cadena más larga.asi, cada componente opera en este caso en forma independiente aportando una cantidad proporcional de comportamineto de película al sistema.

Adsorción sobre superficies sólidas desde soluciones : La adsorción a superficies sólidas desde soluciones es posibles si las moléculas disueltas y la superficie sólida tienen grupos químicos capaces de interaccionar.

Cuanto más diferencia química haya entre soluto y solvente , y más semejanza entre los grupos de la superficie sólida y el soluto , mayor será el grado de adsorción .

Agentes tensioactivos

Los principales grupos polares que se encuentran en la mayoría de los agentes tensiocativos pueden dividirse en :

1)aniónicos

2) Catiónicos

3 )anfotéricos

4) no iónicos .

Agentes aniónicos

Los tensioactivos aniónicos más usados son los que contienen iones carboxilato, sulfonato y sulfato. Los que contienen iones carboxilato son los jabones. Los cationes maás comunes asociados a los jabones son : sodio , potasio, amonio y trietanlamina , y la cadena de los ácidos grasos tiene 12 a 18 de largo.

Agentes catiónicos

Muchos cationes de cadena larga , como las aminosales y las sales de amonio cuaternario, se usan a menudo como agentes tensiactivos disueltos en agua.

Agentes anfotéricos

El grupo principal contiene grupos carboxilato o fosfato como anión , y grupos amino o amonio cuaternario como catión.

Agentes no Iónicos

Los iónicos, con fuerte afinidad por el agua, motivada por su atracción electrostática hacia los dipolos del agua, pueden arrastrar consigo a las soluciones de cadenas de hidrocarburos, por ejemplo el ácido pálmico, prácticamente no ionizable es insoluble, mientras que el palmitato sódico es soluble completamente ionizado.

El tipo principal de compuestos que forman este primer grupo es el de los ácidos grasos de cadena larga y sus derivados insolubles incluyen

1)Alcholes grasos como lauril, cetil(16 carbonos) y estearil alcholes.

2)Éstere de glicerilo

2)Ésteres de ácidos grasos

Dispersiones coloidales

Constan por lo menos de dos fases separadas una o más fases dispersas ,dispersadas o internas y una fase continuao externa llamada medio o vehículo de dispersión.

Estas características distinguen a las dispersiones coloidales de las suspensiones gruesas:

1) las partículas dispersas en los límites coloidales son demasiado finas para ser visibles con el microscopio. 2)Las partículas coloidales, son gruesas pasan por papel filtro comun pero son retenidas por membranas de dialisis o ultrafiltración.

Estados dísicos de las fases dispersas y continuas : Se basa en el estado de la materia de la fase dispersa y del medio de dispersión:sólidos, líquidos o gaseosos.

Interacción entre la fase dispersa y el medio de dispersión: una segunda clasificación basada en la afinidad o interacción entre la fase dispersa y el medio de dispersión .

Las dispersiones coloidales se dividen en : Liófilas , Liófobas y coloides de asociación.

Dispersiones liófilas.

Liófilo si existe atracción entre la fase dispersas y el vehículo líquido, es decir gran solvatación.

Hidrófilo si el medio dispersión es el agua.

Las dispersiones coloidales hidrófilas pueden subdividirse así : a) soluciones verdaderas b) soluciones que forman geles o jaleas c) Dispersiones particuladas.

Las sustancioas lipófilas u oleófilas tienen gran afinidad por los aceites. Las sustancias que forman dispersiones coloidales oleófilas son polímeros como el poliestireno y la goma.

Las dispersiones liófilas se forman espontáneamente cuando el vehículo líquido se pone en contacto con la fase sólida.

Dispersiones liófobas

Liófoba cuando hay poca atracción entre la fase dispersa y el medio de dispersión . Comprenden las dispersiones acuosas de compuestos orgánicos e inorgánico.

Coloides de asociación.

Los compuestos orgánicos que contienen grandes restos hidrófobos junto con grupos muy hidrófilos en la misma molécula son anfifílicos.

Métodos de dispersión :

El primer método, la desintegración mecánica de sólidos y líquidos en pequeñas partículas y u dispersión en un vehículo líquido.

El segundo método, la peptización, es sinónimo de defloculación . Puede lograrse por remoción de agentes floculantes, generalmente electrólitos, o por adición de agentes defloculantes o peptizantes.

Métodos de condensación :

La preparación de hidrosoles de azufre sirve para ilustrar los métodos de condensación o agregación.

Propiedades eléctricas y estabilidad de las dispersiones liófabas

Diferencia entre dispersiones liófilas y liófobas. Los sólidos liófilos, afines al solvente , se llama hidrófilos si el solvente es el agua.

Las energías de atracción de van der Waals entre macromoléculas disueltas o partículas sólidas hidrófilas dispersas son menores que ΔGx y por lo tanto no bastan para separar una fase de aglomeración por floculación

Dispersiones hidrófilos: Los coloides hidrófilos pueden dividirse en materiales particulados y solubles. Estos últimos son polímeros hidrosolubles lineales o ramificados disueltos molecularmente en agua.

Las dispersiones coloidales hidrófilas particuladas o corpusculares están formadas por sólidas que se hinchan y peptizan en agua, pero cuyas partículas primarias no se disuelven ni dividen en moléculas o iones individuales.

Dispersiones hidrófila particuladas : consiste en sólidos que en agua se hinchan y se dividen espontáneamente en partículas de dimensiones coloidales. Las partículas dispersa tienen gran superdicie específica y por ello están muy hidratadas.

Coloides de asociación : Aqui nos ocupamos principalmente de medios acuosos , donde algunos polímeros solubles como metilcelulosa y copolímero de éter vinilmetílicoanhídrico malieco y muchas moléculas pqueñas . Son tensioactivos.

Los agentes tensioactivos son anfífilos porque contienen hidrocarburo y uno o mas grupos iónicos o fuertemente hidrófilo en la misma molécula.

FENÓMENOS DE INTERFASE

Se relaciona con las propiedades de las moléculas situadas en o muy cerca del límite entre fases no miscibles llamadas interface o region de interfase. Los flujos multi-fase o de interfase son aquellos flujos en los que existen al menos dos fluidos en contacto separados por una superficie o interfaz por ejemplo, agua en contacto con el aire.

Fuerzas y energética de interfase

La intensidad de las fuerzas determina si una sustancia existe como vapor , líquido o sólidos a temperatura y presion dada.

Las moléculas están sometidas a acciones desiguales porque están en contacto con otras moléculas dotadas de diferentes fuerzas de atracción .(en el limite entre fases).

Fuerzas y energética de interfase.

La intensidad de las fuerzas determina si una sustancia existe como vapor , líquido o sólidos a temperatura y presion dada.

Las moléculas están sometidas a acciones desiguales porque están en contacto con otras moléculas dotadas de diferentes fuerzas de atracción .(en el limite entre fases).

FISICO-QUIMICO

NOMBRE:ANDRES VERGARA

FACULTAD:CCTT

ESCUELA:ING. EN MINAS

FECHA:02/01/2014

La fuerza de esta tensión por unidad de longitud de interfase se llama generalmente TENSIÓN DE INTERFASE excepto cuando ésta es aire-líquido, donde se usan los términos de SUPERFICIE Y TENSIÓN SUPERFICIAL.

Podemos definir la tensión superficial ϒ del líquido como F 2ι , donde 2ι es la distancia de la superficie donde opera F .Si la superficie se expnade enuna distancia muy pequeña ,Δx, podemos realizar que el trabajo realizado es :

W= F Δx

W=ϒ 2ι Δx

ΔA= 2ι Δx

W=ϒΔx