Introducción a la química (Español)

Términos

• tensión Fuerza transmitida a través de una cuerda, cuerda, cable u objeto similar (usado con preposiciones en, en o de para transmitir que la misma magnitud de fuerza se aplica a objetos unido a ambos extremos).
• energía Una cantidad que denota la capacidad de un sistema para realizar un trabajo. Tiene dimensiones de masa × distancia² / tiempo², como 1 kg m 2 / seg2 = 1 Joule (J).
• curvatura El grado en que se curva una forma doblada.

Los líquidos son líquidos

Los líquidos y Los sólidos comparten un atributo común: un límite de fase claro y discernible que le da a la muestra una forma simple pero definida. Los líquidos y los sólidos también comparten algo más: la mayoría de sus unidades moleculares están, hasta cierto punto, en contacto relativamente estrecho. Sin embargo, los líquidos, como los gases, son fluidos, lo que significa que sus unidades moleculares pueden moverse más o menos independientemente unas de otras. Mientras que el volumen de un gas depende completamente de la presión, el volumen de un líquido es en gran medida independiente de la presión atmosférica. Por lo tanto, los gases son comprimibles mientras que los líquidos casi no lo son.

Las fuerzas cohesivas dan como resultado la tensión superficial

Las moléculas de una muestra de un líquido que se encuentran completamente en el volumen interior están rodeadas por otras moléculas e interactuar con ellas basándose en las fuerzas intermoleculares atractivas que están presentes para moléculas de este tipo. Sin embargo, las moléculas en la interfaz con otro medio (generalmente aire) no tienen otras moléculas similares en todos sus lados (es decir, encima de ellas), por lo que se adhieren con más fuerza a las moléculas en la superficie e inmediatamente debajo de ellas. El resultado es una película superficial que hace más difícil que un objeto atraviese la superficie que que se mueva una vez sumergido en la muestra de líquido. Por lo tanto, las fuerzas cohesivas dan como resultado el fenómeno de tensión superficial.

La ecuación de Young-Laplace

La tensión superficial es responsable de la forma de una gota de líquido. Aunque se deforman fácilmente, las gotas de agua tienden a adoptar una forma esférica debido a las fuerzas cohesivas de la capa superficial. . En ausencia de otras fuerzas, incluida la gravedad, las gotas de prácticamente todos los líquidos serían perfectamente esféricas. Si ninguna fuerza actúa normal (perpendicular) a una superficie tensada, la superficie debe permanecer plana. Pero si la presión en un lado de la superficie difiere de la presión en el otro lado, la diferencia de presión multiplicada por el área de la superficie da como resultado una fuerza normal. fuerzas de iones para cancelar esta fuerza debido a la presión, la superficie debe ser curva. Cuando todas las fuerzas están equilibradas, la curvatura de la superficie es una buena medida de la tensión superficial, que se describe mediante la ecuación de Young-Laplace:

\ Delta P = \ gamma \ left (\ frac { 1} {R_ {1}} + \ frac {1} {R_ {2}} \ right)

Esta ecuación describe la forma y la curvatura de las burbujas y los charcos de agua, las «huellas» del agua- insectos que caminan, y el fenómeno de una aguja flotando en la superficie del agua. Aunque la aguja es más densa que el agua, flota porque la tensión superficial es una tendencia contractiva de la superficie de un líquido que le permite resistir una fuerza externa. La propiedad es causada por la cohesión de moléculas similares y es responsable de muchos de los comportamientos de los líquidos.

Energía potencial de moléculas en un líquido

Al imaginar la forma de un gota de líquido o la curvatura de la superficie de un líquido, hay que tener en cuenta que las moléculas de la superficie se encuentran en un nivel de energía potencial diferente a las del interior.Es decir, hay una diferencia energética entre el interior y la superficie: mover una molécula del interior a la superficie requiere energía. Los líquidos (por ejemplo, en forma de gota) tienen una forma que minimiza la energía en la superficie. Nuevamente, dado que la energía en la superficie se debe en gran parte a las fuerzas de atracción intermoleculares entre las partículas en la superficie y las del interior, la tensión superficial es un indicador del alcance de esas fuerzas. Los diferentes líquidos y soluciones tienen diferentes tensiones superficiales.

Las tensiones superficiales de algunos líquidos y soluciones comunes son las siguientes, en dinas / cm (tenga en cuenta la tensión superficial particularmente alta del agua):

• agua, H (OH): 72.7
• benceno, C6H6: 40.0
• glicerina, C3H2 (OH) 3: 63.0
• solución de sacarosa (85% en agua): 76,4

Unidades de tensión superficial

La tensión superficial se expresa en unidades de fuerza por unidad de longitud o de energía por unidad de área (por ejemplo , N / mo J / m2). Los dos son equivalentes, pero al referirse a la energía por unidad de área, la gente usa el término «energía superficial», que es un término más general en el sentido de que se aplica tanto a los sólidos como a los líquidos.