Tencion Superficial

Región interfacial o interfase

2. Tensión superficial

3. Interfases curvas

Ecuación de Young-Laplace

Presión de vapor en superficies curvas: ecuación de Kelvin

Capilaridad

4. Termodinámica de superficies en sistemas multicomponente: Isoterma de

adsorción de Gibbs.

5. Monocapas

6. Bibliografía

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1. La interfase

En termodinámica se define como fase una región del espacio con propiedades intensivas

(como P, T, ci) constantes. Si tenemos dos fases en contacto, deben diferenciarse en algunas

de estas propiedades y por lo tanto debe existir una zona de transición donde las propiedades

cambien desde su valor en una fase hasta el valor que adquieren en otra.

Se denomina interfase a la región tridimensional de contacto entre dos fases α y β, en la que

sus propiedades varían desde las correspondientes a la fase α hasta las de la fase β. Por

ejemplo, si tenemos agua en contacto con su vapor, en equilibrio térmico (igual temperatura)

y mecánico (igual presión) la propiedad concentración cambiará desde un valor alto en la fase

líquida hasta un valor muy bajo en el vapor (tal y como se representa en la figura anterior). La

interfase es por tanto de una región no homogénea, cuyas propiedades intensivas (en este caso

la concentración) cambián con la posición.

¿Qué ocurre desde el punto de vista molecular? Todas las moléculas comprendidas por debajo

del plano h1 tienen un mismo entorno y forman parte exclusivamente de la fase α. Del mismo

modo, las moléculas situadas por encima del plano h2 tienen un mismo entorno y forman la

fase β. Sin embargo, las moléculas situadas en la región h1-h2 tienen un entorno molecular

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distinto al de las moléculas que están en el interior de cada fase. En el caso de que las fases en

contacto sean un líquido y su vapor, la densidad que rodea a las moléculas de la interfase no

sería ni tan alta como en el interior de la fase líquida ni tan baja como en la fase gaseosa.

En la mayoría de sistemas la fracción de moléculas en la región interfacial es muy pequeña y

la influencia sobre las propiedades del sistema es despreciable. Normalmente el espesor de la

región interfacial se limita a unos pocos diámetros moleculares (normalmente de 3 a 4 capas

de moléculas) e implica por tanto a una proporción pequeña de moléculas del sistema

.Existen, sin embargo, sistemas con una fracción significativa de moléculas en la superficie.

Consideremos como ejemplo un litro de agua líquida, H2O (l), distribuida en dos formas:

a) ocupando un único volumen (por ejemplo un cubo de 0,1 m de lado)

el área del cubo será, A= 6 l2 = 0,06 m2

y el volumen, V= l3= 10-3 m3

La relación área/volumen para este sistema será: A/V= 60 m-1

Si suponemos “superficial” a la materia situada hasta 10 Å hacia el interior de la superficie, la

relación de materia “superficial” respecto a la total será:

Es decir, tan sólo el 6×10-6 % de materia será superficial y se puede despreciar sus efectos

sobre las propiedades del sistema.

b) formando una dispersión de gotas de 100 Å de radio

volumen de la gota, Vgota=4/3πr3=4,19× 10-24 m3

área de la gota, Agota= 4πr2=1,26× 10-15 m2

A/V=3,01× 108 m-1 (5× 106 veces mayor que antes)

Fracción de materia superficial:

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