Roteiro Físico Química Experimento 2 - Tensão Superficial

UNIFESP – Campus Diadema
Curso: Ciências Farmacêuticas
Físico-Química 2014
Experiência: Tensão Superficial
I) Introdução
Consideremos a interface ar-líquido e comparemos moléculas do líquido que estão na superfície com aquelas que estão no seio da solução. Podemos notar facilmente que as moléculas que estão no seio da solução estarão rodeadas por outras em todos os lados, com forças intermoleculares balanceadas. Por outro lado, uma molécula que está na superfície terá um lado (o que está em interface com o ar) sem interações intermoleculares, e fará com que a força resultante esteja voltada para o seio da solução. Assim, as forças de coesão (água-água) predominarão sobre as forças de adesão (ar-água).

Figura 1: Relação das forças de interação entre moléculas de um líquido no interior e na superfície. Tal fato faz com que as moléculas sejam estabilizadas no seio da solução, e elas tendam a sair da interface e ir para o interior, promovendo a menor área para um dado volume. Isso explica a tendência das superfícies em serem esféricas.
Dessa forma, para levar uma molécula do interior da solução para a interface, aumentando a área da superfície, é necessário que realizem trabalho sobre o líquido. Esse trabalho (w) será: δw = γdA
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onde A é a área interfacial, e γ é uma constante que chamaremos de tensão superficial.
A tensão superficial terá unidade de força sobre distância (usualmente mN/m), e pode ser entendida como a resultante da força resultante de interação (voltada para o interior da solução) por um dado comprimento traçado na superfície. Assim, a tensão superficial é reflexo das interações intermoleculares. A água, por exemplo, apresenta uma tensão superficial de 72,8 mN/m a 20oC, ao passo que para o benzeno é de 29 mN/m, o que indica a discrepância entre a força das ligações de hidrogênio, e das interações de van der Waals.
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Termodinamicamente, devemos considerar que a energia de Gibbs (G) das moléculas na interface é maior