DETERMINACION DE LA TENSION SUPERFICIAL DE LIQUIDOS POR EL METODO DEL ESTALAGMOMETRO

Universidad de Los Andes

Facultad de Ciencias

Departamento de Química

Laboratorio de Fisicoquímica

Mérida-Venezuela

INFORME N° 3

DETERMINACION DE LA TENSION SUPERFICIAL DE LIQUIDOS POR EL METODO DEL ESTALAGMOMETRO

 Febrero 2022.

Resumen

Se determinó la tensión superficial del metanol, etanol y el butanol a 20 ºC mediante la técnica del estalagmómetro, con resultados de 27,44 dina/cm para el metanol, 25,37 dina/cm para el etanol y 25,77 dina/cm para el butanol, respectivamente. La comparación de los datos experimentales con los disponibles en la literatura científica demostró una diferencia significativa, recomendando la revisión de la técnica o su sustitución por metodologías más exactas y fieles al fundamento teórico de esta propiedad

Introducción

En las operaciones unitarias que involucran transferencia de masa entre dos fases, los fenómenos de superficie juegan un rol fundamental para establecer las condiciones experimentales y las variables que gobiernan el proceso en la interfase1, 2. En este sentido, la tensión superficial de un líquido goza de una importancia central en el estudio, diseño y control de calidad de los productos de la destilación, absorción gaseosa, evaporación, extracción líquido – líquido y otros procesos que constituyen la industria químicas 2, 6.

El fenómeno físico responsable de la tensión superficial es la fuerza de cohesión entre las moléculas7, que en el seno del líquido se equilibra en todas las direcciones debido a la simetría8. En la interfase gas – líquido, la fuerza de atracción que ejercen las moléculas gaseosas sobre las líquidas es muy pequeña y el resultado es una fuerza de atracción neta hacia abajo que contrae el área superficial9.

Como consecuencia de este fenómeno, es necesario aplicar una fuerza de tracción (F) por unidad de longitud (ΔL) si se desea aumentar el área superficial (ΔA) de la interfase. Cuando esta fuerza está en equilibrio con la tensión superficial (σ), es posible definir9:

[pic 1]

En este caso, la tensión superficial se equilibra con el peso (W) de la gota, de acuerdo con la conocida Ley de Tate11:

[pic 2]

Al resolver para la aceleración gravitacional (g), es posible relacionar la masa con el volumen de la gota en función (f) de la densidad del líquido (ρ), y el número de gotas desprendidas (n), derivando en la expresión:

[pic 3]

Que para un par de líquidos puede escribirse:

[pic 4]

Al conocerse los parámetros de uno de ellos escogido como referencia, es posible calcular10 la tensión superficial de un líquido en estudio. En este trabajo, se ha empleado agua como líquido patrón para estimar la tensión superficial de metanol, etanol y butanol a temperatura fija con el objeto de comparar las mediciones experimentales con los datos reportados en la literatura científica.

Parte Experimental

Materiales y reactivos

Se usó agua destilada como referencia para las mediciones experimentales. Los líquidos bajo estudio fueron metanol, etanol y butanol. Las mediciones se realizaron en estalagmómetro Hellige nº 1120–B con capacidad nominal de 35,4 gotas de agua a 20°C.

Procedimiento Experimental

Calibración del estalagmómetro

El estalagmómetro estaba acoplado a un arreglo de válvulas A y B (Fig.1) se humedeció con acetona y se secó con corriente de aire. Se cargó el agua destilada hasta el nivel x y estableciendo un ritmo de goteo de 14 gotas/minuto, se contó el número de gotas desprendidas hasta que el agua alcanzó el nivel y. Se realizó por triplicado, con registro de la temperatura y el tiempo.

[pic 5]

Fig. 1. Estalagmómetro empleado en la determinación de tensiones superficiales.

Determinación de la tensión superficial de

Se repitió el procedimiento de calibración por triplicado, usando metanol, etanol y butanol como líquidos en estudio en lugar de agua destilada.

Resultados y Discusión

Calibración del estalagmómetro

A temperatura fija, las variables de tensión superficial, densidad y número de gotas del agua destilada son constantes. En este sentido, es posible determinar la tensión superficial con la ecuación:

[pic 6]

Donde el resultado para la constante de calibración del estalagmómetro (k) con agua destilada, está mostrado en la Tabla 1, calculado con la siguiente ecuación:

[pic 7]

Tabla 1: Resultado de la constante de calibración del estalagmómetro con agua destilada:

La tensión superficial del agua se calculó utilizando la siguiente ecuación:

[pic 8]

Si se calcula la constante k utilizando la capacidad nominal del estalagmómetro se tiene que el valor de k es de 2514 cm3/s2 dejando en evidencia que el estalagmómetro ha sufrido cambios a lo largo del tiempo haciendo el método poco robusto.

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