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Tema de fisicoquimica: Interfase, fuente Fisicoquímica de Levine vol. 1 y 2.
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UNIVERSIDAD DE LA CAÑADA
FISICOQUÍMICA
- INTERFASE- INTERFASES CURVAS- TENSION SUPERFICIAL Y CAPILARIDAD.
INTERFACE
La región tridimensional de contacto entre la fase α y β en la cual las moléculas interaccionan con moléculas de ambas fases se denomina capa interfacial, capa superficial o interfacial.
El espesor de esta región es de unas pocas moléculas siempre que no existan iones presentes.
α
β Interface refiere a la superficie geométrica,
bidimensional, que separa las dos fases.
INTERFASE
La capa interfacial es una zona de transición entre las fases α y β.
Las moléculas de la interface tiene una energía distinta a la de las moléculas de cada fase.
Un cambio adiabático cambiaria la energía interna U del sistema.
Las moléculas superficiales tienes menos atracción, tiene una energía interna media superior.
# de moléculas área de la superficie interfacial
Aumento # moléculas Trabajo
Constante de proporcionalidad.
Naturaleza de las fases
Tensión superficial
El trabajo reversible necesario para aumentar el área interfacial es:
Además existe un trabajo: - PVP = Presión en el interior de cada fase.V= Volumen total del sistema.
Por tanto:
Trabajo realizado sobre un sistema bifásico cerrado.
Se refiere a la tensión interficial de un
sistema compuesto por un líquido α en equilibrio con su vapor β.
Cuando la fase β es gas inerte a P baja o moderada, el valor de es casi independiente de la composición de β .
Sistemas con una solo interface:
=
Unidades de trabajo (energía) por unidad de área:
CGS – ergs/cm2 = dinas x cm (1 ergs = 1 dina/cm)
SI – J/m2 = N/m
Cuando T de un líquido en con su vapor aumenta, las fases van siendo parecidas – Tc la interface liq – vapor desaparece.
Tc - = 0
Una ecuación empírica que reduce el comportamiento de (T) para muchos líquidos es:
Donde es un parámetro empírico característico del liquido considerados, y disminuye aproximadamente lineal cuando T aumenta
Representa a frente a T para diversos líquidos
La magnitud P de:
es la presión en el interior de las fases α y β del sistema sin embargo debido a la tensión superficial P no es igual a la presión ejercida por el pistón de la figura cuando el sistema y el pistón están en equilibrio
El volumen del sistema es: y
El área de la interface entre las fases α y β es:
Por tanto
y: La presión P ejercida por el pistón es:Siendo el área del pistón.
Dividiendo a por se obtiene:
El termino es casi siempre muy pequeño frente a P.
En el interior de las fases α y β de:
La presión es uniforme e igual a P en todas las direcciones. En la interfase la presion en la direccion es igual a P, pero no
en las direcciones e
INTERFACES CURVAS Cuando la interface entre 2 fases α y β
tienen forma curva la tensión superficial hace que las fases de presión en equilibrio en el interior de las fases α y β sea diferente.
Para tener en cuenta la diferencia de presiones la definición de se vuelve a escribir en forma:
Donde es el trabajo P-V realizado dobre las fases α y β y V es el volumen total del sistema.
Supongamos que la interface es un casquete esférico.
SEA R= distancia del vértice a la interface. Ω = Angulo sólido del vértice del cono. Tenemos:
La ecuación fue deducida por
Young y por Laplace cuando la diferencia de presiones
se anula.La diferencia de presiones es importante solo
cuando R es pequeño
La ecuacion es la base del metodo de asenso capilar para medir la tension superficial de las interfases liquido-vapor y liquido-liquido.
La forma de la interfase depende de la adherencia y las fuerzas de cohesión.
La ecuación:
Conduce ha: y
la interface es esférica, se considera casquete esférico.
proporciona:
Sustituyendo en 13.10 se obtiene Y:
Cuando las fases β y α son un liquido y un gas el angulo de contacto con el vidrio es normalmente 0.
Para se dice que el liquido moja el vidrio completamente.
Con un ángulo de contacto 0 y con una interfase de forma esferica la superficie intefacial es semiesfera y el radio R se hace igual al radio r del tubo capilar en este caso:
