miércoles, 24 de agosto de 2011

:::::::::TENSION SUPERFICIAL::::::::


TENSION SUPERFICIAL

Antes de definir la tensión superficial, es necesario mencionar el termino energía libre de superficie, la cual se define como la cantidad de trabajo necesario, a temperatura y presión constante, para crear toda una superficie; esta energía no puede ser evaluada mas que haciendo variar el área de la superficie, es decir en un determinado cuerpo, se provoca una deformación que reacciona en sentido contrario a las fuerzas de cohesión, ya que se desplazan y reparten las moléculas o los átomos en el interior de la superficie. Naturalmente que esta "deformación" no sucede en el caso de los sólidos, donde los átomos ocupan posiciones no intercambiables, por lo que en estos no es posible definir una variación de energía libre por unidad de área.

En el caso de los líquidos, el trabajo realizado se reparte de una forma homogénea; las moléculas se desplazan más fácilmente, la energía es proporcional al aumento de la superficie, entonces es posible definir una energía libre de superficie por unidad de área relacionarla con la noción de tensión superficial.

Una molécula en el interior de un líquido está sometida a la acción de fuerzas atractivas de cohesión (fuerzas débiles de Van der Waals) en todas las direcciones, siendo la resultante de todas ellas una fuerza nula. Pero si la molécula está situada en la superficie del líquido, está sometida a la acción de fuerzas de cohesión que no están balanceadas cuya resultante es una fuerza perpendicular a la superficie dirigida hacia el interior del líquido. Por lo que las moléculas de la superficie tienen más energía que las moléculas interiores y tienden a irse al seno del líquido; por tal razón, la superficie tiende a contraerse o reducirse formando una tensión en la superficie y ocupar el área más pequeña posible.


Figura 1. Fuerzas de atracción entre moléculas, en la superficie y en el interior del líquido. Una molécula dentro del líquido es rodeada en todas las direcciones por otras moléculas que la atraen igualmente en todas las direcciones teniendo una fuerza neta igual a cero, mientras que una molécula en la superficie experimenta una fuerza atractiva neta que apunta hacia el interior del líquido, debido a que no se encuentra ninguna molécula del líquido sobre la superficie.

De aquí que sea necesario consumir cierto trabajo para mover las moléculas hacia la superficie venciendo la resistencia de la tensión superficial. Se define la tensión superficial como el trabajo que debe realizarse para llevar moléculas en número suficiente desde el interior del líquido hasta la superficie para crear una nueva unidad de superficie. Debido a estas fuerzas la superficie tiende a contraerse y a ocupar el área más pequeña posible, por ejemplo una gota de líquido en caída libre asume el área de superficie más pequeña, correspondiente a la forma esférica, el estado de mínima energía para una gota líquida es el de mínima superficie.

La tensión superficial y la energía libre de superficie son numéricamente iguales siempre que la viscosidad del líquido no sea muy grande.

La figura 2 muestra la representación de la definición del trabajo necesario para aumentar la superficie de un líquido: En un marco rectangular se suspende una película liquida. Para mantener el área (A) es preciso ejercer una fuerza (F) sobre el lado móvil del marco. Esta fuerza es paralela a la superficie y perpendicular al borde de la superficie en contacto con la barrera móvil. Si se aumenta F en dF, aumenta A.

  

Figura 2. Representación de la tensión superficial.

Si suponemos que se mueve el alambre móvil una distancia d, con el consiguiente aumento de A en 2ld (l se refiere al lado de la superficie, hay 2 superficies una en cada lado de la película), el trabajo realizado es Fd y es proporcional al aumento de A. La constante de proporcionalidad es, k, es igual a la tensión superficial, γ,

                                               Fd=γ2ld  
Si  d=1 y  l=1

De donde:




Dado lo anterior, se define así la tensión superficial como la fuerza en dinas que actúa en dirección perpendicular sobre toda la línea de 1 cm de longitud en la superficie (dinas·cm-1)

  • EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LA TENSION SUPERFICIAL.

La tensión superficial depende de la naturaleza del líquido, del medio que le rodea y de la temperatura. La influencia del medio exterior se comprende ya que las moléculas del medio ejercen acciones atractivas sobre las moléculas situadas en la superficie del líquido, contrarrestando las acciones de las moléculas del líquido.
En general, la tensión superficial disminuye al aumentar la temperatura, ya que las fuerzas de cohesión disminuyen al aumentar la agitación térmica. A medida que la temperatura se acerca a la temperatura crítica, disminuye la fuerza ejercida sobre las moléculas de la superficie y al llegar a la temperatura critica, la tensión superficial se desvanece. 

  • EFECTO DE LA PRESION SOBRE LA TENSION SUPERFICIAL.

Una presión de vapor alta sobre la superficie de un liquido reduce el valor de la tensión superficial, puesto que, al haber mas moléculas (gaseosas) sobre la superficie, las atracciones de estas moléculas sobre las de la superficie del liquido neutralizaran en cierta medida la atracción desde el interior, y ello disminuye la tensión superficial, es decir que la tensión superficial de varios líquidos ordinarios aumenta regularmente con el aumento de la presión de gas sobre ellos aunque normalmente es muy poco.
   
  • EFECTO DE LA CONCENTRACION SOBRE LA TENSION SUPERFICIAL

La tendencia de la superficie a disminuir espontáneamente, es decir, que los átomos o moléculas de la superficie sean atraídos al seno del líquido, puede ser alterada al agregar un segundo componente.

En el caso de soluciones diluidas, existe una relación entre la tensión superficial, g, la concentración global, c, y la concentración de exceso en la superficie G:

En la literatura se encuentras muchas deducciones matemáticas de rigurosidad y complejidad variable para describir esta relación, la ecuación siguiente esta basada en el método dado por Gibbs en el que utilizo el potencial termodinámico: 

Donde:

Γ,  Concentración superficial del soluto por unidad de superficie en la interfase
c,   Concentración del soluto
R,  Constante
T,  Temperatura

La anterior ecuación es llamada isoterma de adsorción de Gibbs, y es una de las ecuaciones fundamentales para describir todos los procesos de adsorción.

El significado de esta ecuación es que si la tensión superficial de la solución disminuye con el aumento de la concentración del soluto, entonces (dγ/dc) es negativa y Γ es positivo; hay un exceso de soluto en la interfase. Esta es la situación común que se presenta con los materiales de superficie activa; si se acumulan en la interfase, disminuyen la tensión superficial.


  
 La concentración de exceso en la superficie puede interpretarse como la masa de soluto adsorbida por unidad de superficie. La tendencia de los componentes tenso activos a concentrarse en una interfase favorece la expansión de la interfase; en el equilibrio, ello debe contrarrestar las fuerzas normales de tensión superficial.

El comportamiento observado para los solutos en disoluciones diluidas puede clasificarse en tres tipos que se muestran en el siguiente grafico:


  

Gráfico 1. Tipos de comportamiento de la tensión superficial al aumentar la concentración.
        
Los solutos del tipo 1 dan lugar a un pequeño aumento de la tensión superficial (g) al aumentar la concentración; ejemplo de este tipo son la mayoría de las sales inorgánicas y sacarosa. El aumento de g  para las disoluciones salinas puede explicarse indicando que las atracciones entre iones con cargas opuestas se ven más favorecidas en la fase global de la disolución que en la capa superficial. Ello origina una disminución de iones en la capa superficial y la adsorción negativa hace que g aumente.

Los solutos del tipo 2 dan lugar a una disminución sustancial y continuada de g al aumentar la concentración; son ejemplo de este tipo la mayoría de los compuestos orgánicos que son algo solubles en agua. Los compuestos orgánicos que son algo solubles en agua presentan normalmente una parte polar (por ejemplo, un grupo OH o COOH) y una parte hidrocarbonada no polar. Estas moléculas tienden a acumularse en la capa superficial, donde se orientan con la parte polar hacia la disolución, interaccionando con las moléculas polares de agua de esta y con sus partes no polares hacia afuera de la disolución. La adsorción resultante hace que g disminuya.
 
Para los solutos del tipo 3, g presenta una rápida caída, seguida por una repentina estabilización a medida que aumenta la concentración. Ejemplo de este tipo son las sales de ácidos orgánicos de cadena de mediana magnitud (jabones, RCOO-Na+), sales de sulfatos de alquilo (ROSO2O- Na+), sales de aminas cuaternarias {(CH)3 RN+ Cl-}, sales de sulfato de alquilo (RSO2O- Na+), y compuestos de  polioxietileno {R (OCH2 CH2)n OH, donde n esta comprendido entre 5 y 15}. Los solutos de tipo 3 se adsorben fuertemente en la interfase. (La estabilización de g ocurre a la concentración crítica de las micelas).


22 comentarios:

Anónimo dijo...

http://www.ehu.es/biomoleculas/1b/enzimas/tema11.htm
Tema de cinetica enzimatica att:Isaac Hernandez gutierrez I.A FISICOQUIMICA DE COLOIDES GRUP:1302

Anónimo dijo...

Me parece muy interesante y muy extensa la información sera de gran ayuda cuando estudiemos de lleno el tema me hubiera gustado compartir un vídeo pero no lo encontré en audio latino Nohemi Celene Carmona Arenas

Anónimo dijo...

El tema que fue expuesto "tensión superficial" y conceptos derivados tiene mucho importancia para el estdudio de las fuerzas de cohesion que ejercen las moleculas dentro de alguno superficie líquida o sólido principalmente.La tensión superficial entonces será importante para el estudio de los alimentos. Aqui les dejo una pagina para que la chequen está relacionada con los alimentos.
http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/TSDuNouyJitomyPapaya_1849.pdf
Alumna: Vargas Otamendi Rocio Elizabeth FISICOQUÍMICA DE COLOIDES GRUPO: 1302

Anónimo dijo...

Este tema se me hace muy interesante, investigue un poco de tension superficil y tambien encontre esta definicion.
La tension superficial es la fuerza que ejerce un líquido sobre una determinada superficie debido a la existencia de una atracción no compensada hacia el interior del mismo sobre las moléculas individuales de la superficie. Es la forma en que se refleja la cohesión entre moléculas en un líquido.
La tensión superficial depende de la naturaleza del mismo, del medio que le rodea y de la temperatura. En general, disminuye con la temperatura, ya que las fuerzas de cohesión disminuyen al aumentar la agitación térmica.
Alumna: Lopez Guzman Lizbeth 1302 I.A

Anónimo dijo...

Sánchez Valdes Liliana Ivette Grupo:1302

Hola encontre varias paginas que se me hicieron interesantes sobre tension superficial y siento que vienen con buena informacion
http://www.cie.unam.mx/~ojs/pub/Liquid3/node10.html
http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/leip/alva_d_mm/capitulo5.pdf
http://www2.ib.edu.ar/becaib//bib2007/Morales.pdf
Tambien encontre varios videos, pero este a pesar de que es un poco sencillo, siento que viene de una manera muy sencila, facil y rapida que nos ayuda a entender aun mas el tema
http://www.youtube.com/watch?v=hs05-tDcqLM

Karen [♥] dijo...

CRUZ GONZÁLEZ KAREN
GRUPO 1302
INGENIERÍA EN ALIMENTOS

El tema es muy interesante, por mi parte al leer el apartado no me quedo muy claro la definición de lo que era la tensión superfcial, así que me puse a invertigar más sobre el tema.
La definición que encontre fue la siguiente:

<< En el interior de un líquido una molécula es atraída por todas las que le rodean
(fuerzas de cohesión), de manera que el efecto total es nulo.
Pero en la superficie las fuerzas que atraen a las moléculas hacia abajo no
pueden ser neutralizadas por las moléculas superiores porque no existen. A causa
de este hecho los líquidos tienden siempre a presentar la menor superficie libre
posible, y así por ejemplo, una gota adopta la forma esférica porque ésta, a
igualdad de volumen le corresponde la mínima superficie.
Esta tendencia de las superficies libres a contraerse es motivo de una fuerza
que actúa tangencialmente a la superficie libre y normal al borde de sujeción
de ésta, recibe el nombre de "TENSIÓN SUPERFICIAL" y mide la fuerza por unidad
de longitud del borde de sujeción. Su unidad por tanto en el S.I. es el Newton/metro.>>

Esta fue la definición a la que mejor le entendí, y con ello más lo expuesto por su parte logre tener más clara la idea acerca de la tensión superficial.
Comparto con mis compañeros un dato que me parecio interesante mientras buscaba a cerca del tema:

<< En el caso del agua, el valor de esta tensión superficial es:
T = 10-3 N/m >>

Diana Santillan dijo...

Referente a lo que es la ing. en alimentos, la tension superficial es de vital importacia ya que es la que da paso o desarrolla a los sistemas dispersos como son las emulsiones. Aqui les dejo la pag por si les interesa leer mas de este tema:
http://www.slideshare.net/dicoello/estabilizadores-modificadores-de-textura-y-preservantes

Tambien encontre un video donde se expresa como afectan los detergentes a la tension superficial, es un experimento muy sencillo pero explicito.
http://www.youtube.com/watch?v=yiz_NRO0lP0&feature=related

Santillan Rodriguez Diana IA Grupo:1302

Anónimo dijo...

Me parecio interesante la informaciòn que presentan ya que al hablar de tensiòn superficial esta relacionado con los alimentos.
tambien como su aplicaciòn en diferentes partes del mundo, donde el agua es escasa y de vital importancia, y para su conservaciòn evitar que se evapore ràpidamente se aplican capas de acido estearico.
Al igual la tensión superficial es responsable de la resistencia que un líquido presenta a la penetración de su superficie, de la tendencia a la forma esférica de las gotas de un líquido, del ascenso de los líquidos en los tubos capilares y de la flotación de objetos u organismos en la superficie de los líquidos.
LAURA ADRIANA ORTIZ QUINTERO GRUPO: 1302 I.A

*BrEnDa* dijo...

INGENIERIA EN ALIMENTOS
MONDRGON ARROYO BRENDA YURAI 1302

El tema de tension superficial y sus efectos me parecio muy importante e interesante ya que es escencial en nuestra carrera.

Busque un poco mas de informacion y encontre esta pagina, la cual me parece muy completa:

http://www.sagan-gea.org/hojared_AGUA/paginas/5agua.html

tambien encontre una pagina llamada fisica general de fluidos

http://www.lawebdefisica.com/apuntsfis/fluidosge/

donde podemos enontrar difererntes formas para calcular el ascenso o el descenso de lìquidos en conductos finos.

espero las chequen y les sea de utilidad

Anónimo dijo...

Mi opinion sobre esta informacion es que es de gran utilidad para dif. areas de la quimica pero principalmente opino que es de gran importancia ya que se puede dar paso a poder homogenizar mas de 2 fases, tomando en cuenta las propiedades termodinamicas de dichas fases, como ejemplo tenemos lo que son las emulsiones, saponificaciones, etc.

Y quiero contribuir con este art.
http://www.cenam.mx/memsimp06/Trabajos%20Aceptados%20para%20CD/Octubre%2027/Bloque%20E/E5-DENSIDAD/E5-2.pdf

Esta pag. nos habla principalmente de la importancia del estudio de la tencion superficial ya que es de gran utilidad en las diferentes industrias por ejemplo la
tensión superficial de líquidos en la industria es de suma importancia, ya que es
indispensable conocer su valor en gran cantidad de procesos como la producción de jabones, artículos de
limpieza, medicamentos, alimentos, recuperación y refinación de crudo. Adicionalmente, la tensión superficial
es un factor importante para la medición de volumen y calibración de equipos tales como densímetros de inmersión o picnómetros por la formación del menisco.


Especialmente nos da un ejemplo en donde el método aplicado en dicho trabajo,es para los
los medios de interés; el agua y la atmósfera.En donde el método que se aplica esta basado en el principio de Arquímedes el cual dice: "Todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical hacia arriba igual al peso del fluido desalojado".

JUÁREZ BUENDÍA MARLEN N°CUENTA41109922-2
ING.EN ALIMENTOS
FISICOQUIMICA DE COLOIDES 1302

Anónimo dijo...

GARCIA PEÑA YATZIRI GUADALUPE
1302
INGENIERIA EN ALIMENTOS

Esta página es muy buena pues aquí encontraras una serie de problemas resueltos y muy bien explicados de tensión superficial
http://www.cie.unam.mx/~ojs/pub/Liquid3/node32.html

*BrEnDa* dijo...

ESTUVE BUSCANDO UN POCO MAS DE INFORMACION Y ENCONTRE ESTA PAGINA:

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/fluidos/tension/pompa1/pompa1.htm

JUNTO CON ESTOS VIDEOS:
http://www.youtube.com/watch?v=0Lq34R979xs

http://www.youtube.com/watch?v=PhVLsqxsbF0&feature=related

AMBAS ESTAN MU INTERESANTES ESPERAS LAS CHEKEN....

Angeles Sebastian dijo...

SEBASTIAN PALMA MARIA DE LOS ANGELES
1302
INGENIERIA EN ALIMENTOS

la informacion que nos presento es muy interesante..con esto tengo más idea del tema que acabamos de ver en clase.. ya con los dibujitos es más facil apreciar el fenomeno.
esta pagina nos habla de...
www.agua.org.mx/maestros/index.php?option=com...task...

Otras dos propiedades del agua que tienen que ver con procesos naturales y con
algunas funciones de los seres vivos son la tensión superficial y la capilaridad.
Cuando se forman las gotas de agua adquieren una forma esférica, lo cual puede
observarse, por ejemplo, en el rocío que se...

Anónimo dijo...

Sanchez Enriquez Thalia
1302 ing. alimentos
Esta informacion es muy eficiente, presisa y sintetizada ya que maneja el tema de tension superficial demanera que sea entendible desde como se comportan las moleculas en tension hasta la importancia que impplica tener el conocimiento de la tension superficial y relacionarlo con la carrera de ingenieria en alimentos como la explicacion de los procesos de los alimentos. Esta pagina es muy buena e interesante y creo q aqui se encontrara temas que no se ayan quedado en claro y reforzar.
y si les interesa pueden chekar esta pag para medir la tnesion superficial esta muy completa e inetresante
http://www.firp.ula.ve/archivos/cuadernos/S205_MedicionTension.pdf
gracias

Anónimo dijo...

http://helvia.uco.es/xmlui/bitstream/handle/10396/226/13080507.pdf?sequence=1
Esta tesis trata sobre la vida media de los microbios en los alimentos, Modificaciones microbiológicas, fisicoquímicas y
organolépticas de vegetales envasados en atmósfera
modificada. Bases para el establecimiento de los modelos
predictivos del crecimiento microbiano.
Al igual que las caracteristicas de la vida media en las hortalizas frutos y aliemntos junto a esto viene la manera de prevenir la invasion de los microbios mediante diferntes tecnicas.
Esta tesis me parecio importante ya quew tiene que ver con los conceptos que en este semestre y nos deja ver de una manera mas apmplia la aplicacion de lo que fisicoquimica con la carreara de Ingenieria en alimentos
Gracias por al atnecion
Cardenas Castro Ana Cristina 1302

Seiren Miyu dijo...

Profesora me parece muy importante este tema que esta tratando, me encantaria que nos diera un poco mas de problemas sobre tension superficial ya que considero la tension superficial como un fenómeno sumamente interesante por todas las propiedades fisicoquimicas que conyeva.
Atte. ANA KAREN MIRANDA V.
FICO. DE SUPERFICIES Y COLOIDES
ING. QUIMICA 1551

Anónimo dijo...

Este tema es muy relevante ya que dentro de mi punto de vista la tension superficial es a la cantidad de energía necesaria para aumentar su superficie por unidad de área. Esta definición implica que el líquido tiene una resistencia para aumentar su superficie. Este efecto permite a algunos insectos, como el zapatero , desplazarse por la superficie del agua sin hundirse. La tensión superficial (una manifestación de las fuerzas intermoleculares en los líquidos), junto a las fuerzas que se dan entre los líquidos y las superficies sólidas que entran en contacto con ellos, da lugar a la capilaridad. Como efecto tiene la elevación o depresión de la superficie de un líquido en la zona de contacto con un sólido.

Atte: baeza garcia carlos jesus grupo: 1302
Ingeneria en alimentos

Samantha Cabrera C dijo...

Hola a todos!!!!
Este link me parece adecuado para complementar la información que estamos aprendiendo acerca de la tensión superficial: http://www.citt.ufl.edu/team/sepulveda/html/tension.htm
En el link aparecen varios tópicos como: ¿Qué es la tensión superficial?, ¿Cómo influye la temperatura a la tensión superficial? Y Medida de la tensión superficial del agua. Con respecto al efecto de la temperatura, como hemos aprendido, en general, la tensión superficial disminuye con la temperatura, ya que las fuerzas de cohesión disminuyen al aumentar la agitación térmica. La influencia del medio exterior se debe a que las moléculas del medio ejercen acciones atractivas sobre las moléculas situadas en la superficie del líquido, contrarrestando las acciones de las moléculas del líquido.
Además, me parece que los recursos adicionales, que se encuentran en la parte derecha de la página web, son muy útiles para observar, de manera interactiva, la información teórica presentada. Las animaciones permiten comprender mejor los temas. Son una herramienta útil.
Y por aquí les dejo otro video divertido, del “Mundo de Beakman”, creo que muchos lo conocen, aunque parece exclusivamente para estudiantes de primaria y secundaria, me parece que en muchas ocasiones este tipo de videos nos ayudan a comprender mejor los temas, debido a su contenido interactivo que siempre resulta beneficioso en el aprendizaje. La explicación de tensión superficial y el efecto de los detergentes es muy simple, aunque obviamente es necesario un complemento de información bibliográfica, como la presentada por este blog. Aquí el video: http://www.youtube.com/watch?v=1ZUaTFmGecg.
SAMANTHA CABRERA CALDERÓN
Fisicoquímica de Coloides
1302 I.A.

Jessica Liliana Padrón Jiménez Grupo 1302. fico. dijo...

El tema de tensión superficialm que se desarrolla en la parte de arriba es muy completo e interesante, que nos puede ayuda q a complementar los conocimientos adquiridos en clase ademas de despajar dudas que se nos pudieron quedar despues de clases.
Aqui le dejo un pagina de internet que desrrolla el tema de tensión superficial pero enfocado a los alimentos
http://avdiaz.files.wordpress.com/2008/08/tema1-introduccion.pdf
El documento llamado "Apliación de tecnologia de los alimentos" tiene como objetivos: Onjetivo y enfoque de ampliacion d etecnologia en alimentos, definicion de sistema biologico alimetario y ejemplos, importancia y cuantificacion de las propiedades organoléticas y reológicas de los alimentos y sistemas alimentarios, subjetividad de algunas propiedades de los alimentos, y calidad de un alimento como funcion de sus propiedades. Aqui les dejo el link espero puedan ver la pagina ya que el documento trata a la tension superficial pero muy muy enfocada a alimetos.

Anónimo dijo...

http://www.angelfire.com/magic2/bioquimica/enzimas6.htm
Esta pagina menciona a grandes rasgos la accion que lleva a cabo las enzimas, haciendo mencion en la competitiva y sus caracteristica, esta informacion es correta ya que maneja imagenes para su mejor compresion, m hubiera agrdado mas si la pagina tuviiera mayor informacion mencionando las demas tipos de reaciiones.
Soto Paredes Ana Cecilia
Grupo:1302

Maestra en Ciencias, Ing. Químico Guadalupe Franco dijo...

muy bien chicos... sigan asi!!!

Anónimo dijo...

ISAAC HERNANDEZ GUTIERREZ GRUP:1302
Esta pagina que a continuación les dejo me pareció muy detallada e importante par poder entender de manera practica con un experimento la tensión superficial cuanta con vídeos sobre el experimento espero lo chequen http://www.ojocientifico.com/2010/10/23/experimento-de-tension-superficial