DATERMINAREA ENERGIEI LIBERE DE SUPRAFATA A LICHIDELOR PRIN METODA INEL

Cantitatea de lucru necesara pentru cresterea suprafetei unui corp lichid cu un cm2 se numeste tensiune superficiala, σ.

dW=σ dA

Prin convetie se masoara in dyne cm-1

adica apreciata ca forta /suprafata=tensiune sau ergi cm-2

adica apreciata ca energie (lucru) pe suprafata.

Fie o faza solida S pe care se depun atomi sau molecule ale unei faze lichide L, ambele gasindu-se inconjurate de molecule de gaz G. Unghiul θ pe care

picatura il face cu substratul se numeste unchi de contact si depinde de tensiunea interfaciala γ a spciilor prezente.

Energia libera de suprafata numita de regula energie de suprafata poate fi determinata prin masurarea fortei care se exercita in lungul suprafetei -

presiune de suprafata.

Numim suprafata unui corp, a unei faze materiale, multimea punctelor sale de frontiera. Proprietatile moleculelor aflate pe frontiere se deosebesc de

cele ale moleculelor din volum.

Presupunem ca AB este suprafata de separatie intre o faza lichid “l” si o faza gazoasa “G”.

Faza solida S

Faza lichida L θ

P σSG

σLG

σSL

Faza gazoasa

A B

lichid

gaz

Molecula din interiorul lichidului suporta o actiune uniforma din partea celor care o inconjoara, rezultanta acestor forte fiind nula. In cazul moleculei

de pe frontiera, fortele ce actioneaza asupra ei nu sunt uniform distribuite, ele sunt concentrate spre interiorul fazei dense si de-a luingul suprafetei deoarece

in faza gazoasa numarul de molecule din unitatea de volum este mult mai mic. O astfel de distribuite a fortelor actioneaza ca o presiune asupra lichidului.

Datele experimentale au aratat ca presiunea de suprafata a lichidelor pure are o valoare negativa, adica este o presiune atractiva o tensiune-tensiune

superficiala. In consecinta lichidele se comporta ca si cum ar fi imbracate intr-o membrana elastica.

Cea mai stabila stare a unui sistem este aceea care corespunde cele mai mici valori a energiei libere. Asfet ca suprafata sa contribuie la scaderea energiei

libere trebuie ca ea sa aibe aria cea mai mica. Din aceasta cauza lichidele tind sa capete forma de picaturi.

Substantele capabile sa reduca energia suprafetei ( tensiunea suprafetei ) lichidului unde sunt prezenti in concentratii relativ scazute se numesc

substante tensioactive. In general asemenea compusi sunt formati dintr-un capat hidrofilic si o terminatie hidrofobica. In surfactantii conventionali, partea

hidrofilica este o catena hidrocarbonata, pe cand in surfactantii fluorochimici , partea hidrofila este o catena fluorocarbonata. Terminatia hidrofobica este

formata din molecule sau grupe solubilizante, care pot fi anionice, neionice , cationice sau amfotere si surfactantul rezultat poate fi solubil in apa sau lichide

organice, desi majoritatea produsilor sunt specifici la actiunea in sisteme apoase, produsele au actiune pentru utilizarea in sisteme neapoase.

In surfactantii anionici , gruparea solubilizanta este sulfonica sau carboxilica uzual prezentata in formula cu metalele alcaline , NH3 sau saruri ale

aminelor .

Ternsiunea superficiala are o importanta deosebita in foarte multe procese in care sunt implicate faze diferite:

udabilitatea solidelor in:

procese de electrod ca electroliza, surse chimice de curent, depuneri electrochimice, protectia impotriva coroziunii etc

operatii de spalare si curatire de suprafete in industriile constructoare de masini, textila, separari de faze prin extractie, flotatie si

electroflotatie;

miscibilitatea lichidelor in procese de extractie lichid/lichid;

miscibilitatea fazelor solide.

SCOPUL LUCRARII

Determinarea tensiunii superficiale a citorva solutii ce contin diferite substante tensioactive; determinarea influentei concentratiei tensioactivului

asupra tensiunii superficiale.

MATERIALE SI METODICA

Patru solutii cu diferite substante tensioactive. Aparat pentru determinarea tensiunii superficiale prin metoda “cu cadru” Dunouy, termometru.

MODUL DE LUCRU

1. Se introduce apa distilata in cuva aparatului pentru determinarea tensiunii superficiale;

2. Se masoara temperatura apei/ solutiei;

3. Prin actionarea butonului lateral al stativului se introduce complet inelul in solutie;

4. Se coboara stativul foarte lent astfel incit inelul sa se ridice usor;

5. Se noteaza valoarea citita pe dinamometrul tensiometrului in momentul in care inelul se desprinde de suprafata libera a solutiei.

6. Se repeta incercarea de trei ori cu mare atentie si se considera ca valoare a tensiunii superficiale media celor trei citiri.

7. Se introduc, pe rind, solutiile de analizat in cuva aparatului pentru determinarea tesniunii superficiale spalind cu grija si apa multa atit inelul cit si cuva

intre determinari, pentru indepartarea completa a solutiei anterioare;

8. Se reiau operatiile 2-6.

PRELUCRAREA REZULTATELOR

1. Se compara valorile tensiunii superficiale ale soluţiilor utilizate

2. Se interpretează influenţa structurii moleculare asupra tensiunii superficiale.