reporte 4 - fisicoquímica

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Reporte Práctica No. 4 “Efecto de la temperatura sobre la tensión superficial” INTRODUCCIÓN La tensión superficial depende de la naturaleza del líquido, del medio que le rodea y de la temperatura. En general, la tensión superficial disminuye con la temperatura, ya que las fuerzas de cohesión disminuyen al aumentar la agitación térmica. La influencia del medio exterior se comprende ya que las moléculas del medio ejercen acciones atractivas sobre las moléculas situadas en la superficie del líquido, contrarrestando las acciones de las moléculas del líquido. Existen distintas ecuaciones empíricas que ajustan bien las medidas de γ a diferentes T: i) Eötvös (1886); Vm es el volumen molar del líquido, para muchas sustancias k≈ 2,1 erg/K; para metales líquidos k≈ 0,5 erg/K. ii) Van der Waals (1894); n≈ 11/9 (mayoría de los líquidos orgánicos); n≈ 0,8 para el H 2 ó; n≈ 1 para metales líquidos. La ecuación de Ramsay-Shields se ha encontrado que tiene validez en muchos líquidos para temperaturas que van hasta las proximidades de la crítica. Sin embargo predice que ɣ se hará igual a cero cuando t = (tc -6) y se hará negativa en la temperatura crítica. Para obviar esta dificultad ɣ ()2/3 = k (Tc –T –6) Katayama estableció la siguiente modificación: ɣ (/) 2/3 =- (Tc-T)

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Efecto de la temperatura sobre la tencion superficial

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Reporte Prctica No. 4Efecto de la temperatura sobre la tensin superficial

INTRODUCCIN

La tensin superficial depende de la naturaleza del lquido, del medio que le rodea y de la temperatura. En general, la tensin superficial disminuye con la temperatura, ya que las fuerzas de cohesin disminuyen al aumentar la agitacin trmica. La influencia del medio exterior se comprende ya que las molculas del medio ejercen acciones atractivas sobre las molculas situadas en la superficie del lquido, contrarrestando las acciones de las molculas del lquido.

Existen distintas ecuaciones empricas que ajustan bien las medidas de a diferentes T:

i) Etvs (1886); Vm es el volumen molar del lquido, para muchas

sustancias k 2,1 erg/K; para metales lquidos k 0,5 erg/K.

ii) Van der Waals (1894); n 11/9 (mayora de los lquidos orgnicos); n 0,8 para el H2

; n 1 para metales lquidos.

La ecuacin de Ramsay-Shields se ha encontrado que tiene validez en muchos lquidos para temperaturas que van hasta las proximidades de la crtica. Sin embargo predice que se har igual a cero cuando t = (tc -6) y se har negativa en la temperatura crtica. Para obviar esta dificultad

()2/3 = k (Tc T 6)

Katayama estableci la siguiente modificacin:

(/)2/3=- (Tc-T)

Donde es la densidad del vapor a la temperatura t, con lo cual = 0 cuando t = tc.

Temperatura crtica y energa superficial molar.

Aunque no existe una sola ecuacin que exprese la variacin de la tensin superficial de todos los lquidos con la temperatura, hay en muchos casos ecuaciones que son lo bastante exactas para ser usadas para fines de interpolacin.

La ms sencilla es la expresin de la variacin, casi lineal, de la tensin superficial con la temperatura:

= 0 (l bT)

Como la tensin superficial se desvanece al llegar la temperatura crtica, la ecuacin puede escribirse como:

= 0 (l -)

La ecuacin lineal ha sido modificada siguiendo dos lneas de razonamiento diferentes: la primera es seguir el plan de Etvs de introducir el volumen molecular elevado a dos tercios como la ecuacin de Ramsay-Shields:

OBJETIVOS

Determinar experimentalmente los valores de tensin superficial de lquidos puros, as como los cambios que pueda sufrir sta con la temperatura.

Calcular la energa de superficie total de los lquidos utilizados en funcin de la temperatura.

Determinar experimentalmente las constantes de Etvs, Katayama y Van der WaalsGuggenheim, las cuales representan modelos matemticos que plantean la dependencia de la tensin superficial con la temperatura.

METODOLOGA

(R1: Los residuos no contaminados pueden regresar a su envase original)

RESULTADOS

Disolvente

Densidad

(g/cm3)

Altura

(cm)

Tensin superficial

(dina/cm)

23C

30C

40C

50C

23C

30C

40C

50C

23C

30C

40C

50C

Agua

(capilar: 0.0219cm)

0.9963

0.9953

0.9945

0.9915

6.8

6.6

6.7

6.4

72.77

70.56

71.57

68.16

6.8

6.7

6.7

6.5

72.77

71.63

71.57

69.22

6.8

6.7

6.6

6.5

72.77

71.63

70.50

69.22

6.8

6.7

6.6

6.6

72.77

71.63

70.50

70.29

Metanol

(capilar: 0.0219cm)

0.7884

0.7910

0.7860

0.7810

2.9

2.8

2.7

2.7

24.55

23.79

22.79

22.65

2.9

2.8

2.7

2.7

24.55

23.79

22.79

22.65

2.9

2.8

2.7

2.7

24.55

23.79

22.79

22.65

2.9

2.8

2.7

2.6

24.55

23.79

22.79

21.81

Etanol

(capilar: 0.0201cm)

0.7868

0.7886

0.7861

0.7716

2.5

2.6

2.6

2.5

21.12

22.02

21.95

20.72

2.6

2.6

2.6

2.5

21.97

22.02

21.95

20.72

2.6

2.6

2.6

2.5

21.97

22.02

21.95

20.72

2.6

2.6

2.6

2.5

21.97

22.02

21.95

20.72

Benceno

(capilar: 0.0251cm)

0.9310

0.8814

0.8814

0.8812

3.0

2.9

2.7

2.4

30.00

27.45

25.56

22.71

3.0

3.0

2.7

2.4

30.00

28.40

25.56

22.71

3.0

2.9

2.7

2.4

30.00

27.45

25.56

22.71

3.0

2.9

2.6

2.4

30.00

27.45

24.61

22.71

ANLISIS DE RESULTADOS.

1. Calcular la tensin superficial de cada temperatura para cada lquido.

Tensin superficial(dina/cm)

DISOLVENTE

23 C

30 C

40 C

50 C

Agua

72.77

71.63

70.50

69.22

Metanol

24.55

23.79

22.79

22.65

Etanol

21.97

22.02

21.95

20.72

Benceno

30.00

27.45

25.56

22.71

Radio:

Tensin superficial:

cos=1

g= 981 cm/s2

h= cm

r= cm3

2. Calcular la energa de superficie total a 40C

W= Energa de superficie en un rea correspondiente

w = A

Clculo de A1

A1= 2 r2

A1= 2 (3.1416) (0.0219 cm)2

A1= 3.0134x10-3 cm2

Disolventes

Tensin Superficial (40C)

[Dina /cm]

W

[Dina/cm]

Agua

70.50

0.2124

Metanol

22.79

0.0686

Etanol

21.95

0.0661

Benceno

25.56

0.0770

3. Determinar el valor de la temperatura crtica y la constante de Etvs para cada lquido

Ecuacin de Etvs:

Agua destilada (T = 23 C):

Agua destilada (T = 30 C):

Agua destilada (T = 40 C):

Agua destilada (T = 50 C):

Metanol (T = 23 C):

Metanol (T = 30 C):

Metanol (T = 40 C):

Metanol (T = 50 C):

Etanol (T = 23 C):

Etanol (T = 30 C):

Etanol (T = 40 C):

Etanol (T = 50 C):

Benceno (T = 23 C)

Benceno (T = 30 C)

Benceno (T = 40 C)

Benceno (T = 50 C)

4. Comparar los valores de las constantes.

Podemos observar que las constantes varan en funcin del tipo de solvente, de su densidad, Tc y claro de la variabilidad en la temperatura. Con ello podemos demostrar que las constantes tambin se ven afectadas al incrementar la temperatura; reflejo de esto es un aumento en el valor de la constate cuanto mayor aumenta la temperatura de cada lquido.

5. Comparar las constantes de los modelos de Etvs y Katayama.

La determinacin de ambas constantes nos permite evaluar el cambio de la tensin superficial de cada uno de los solventes con respecto al cambio en la temperatura en stos. Con ello podemos observar como al incrementar gradualmente la temperatura, el valor de la tensin superficial decrece progresivamente.

CONCLUSIN

Podemos concluir que la tensin superficial de diversos disolventes, se ve claramente afectada por efecto del incremento de la temperatura en ste. El efecto concretamente consiste en una disminucin de la tensin superficial, esto se debe esencialmente a que al incrementar la temperatura en el lquido, las molculas de este se ven aceleradas, es decir, la fuerza de cohesin entre ellas incrementa a tal punto que se pierde la estabilidad de la tensin de la superficie del lquido.

REFERENCIAS

Levine, I. (2004). Fisicoqumica. Vol. II. 5. Espaa: Edit. Mc Graw Hill. pp 659-665

Maron, S. y Prutton, C. (1974). Fundamentos de Fisicoqumica. Mxico: Limusa. pp. 580- 592

Laidler,K. (2007). Fisicoqumica. Mxico: Patria. pp 486-491