Termodinámica de superficie B. Quintero / M.C. Cabeza
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Interfase. Tensión superficial
La definición de fase indica que se trata de una parte del sistema que es homogénea
desde el punto de vista físico y químico, que puede ser separada del resto del sistema
por medios mecánicos. Esta definición es correcta pero no es totalmente exacta. Para
justificar esta afirmación se puede considerar un sistema formado por dos fases
totalmente inmiscibles, tal como se muestra en la
figura. Una observación detallada del interior de la fase
α
αα
α
permite comprobar que las moléculas en el seno de la
fase sólo interaccionan con otra moléculas de su misma
naturaleza. Lo mismo ocurre en la fase
β
ββ
β
. Pero la
situación es diferente si se observa la zona de contacto
entre las fases. Ahí se puede observar que hay
moléculas tanto de una fase como de la otra. Las
interacciones se producen, en consecuencia entre
moléculas idénticas y entre moléculas distintas Por
tanto, una fase no es completamente homogénea, tal
como se recogía en la definición, sino que en los
límites hay que aceptar la existencia de un cierto grado
de heterogeneidad.
Esta zona de contacto se denomina interfase, capa interfacial o zona interfacial.
Normalmente es una zona tridimensional de 10-100 Å de espesor en donde se localiza
un número relativamente pequeño de moléculas. En general, la influencia de los
procesos que tienen lugar en la interfase no es determinante en sistemas químicos
ordinarios pero sí adquiere una importancia especial cuando se trata de sistemas que
poseen una gran superficie, por ejemplo: líquidos nebulizados, sólidos finamente
divididos, etc…
La heterogeneidad de la interfase se manifiesta de diferentes formas. Si se examina un
sistema donde un soluto se encuentra distribuido entre dos líquidos inmiscibles (similar
al descrito antes) se puede apreciar cómo la concentración del soluto es prácticamente
constante a lo largo de la coordenada z en el interior de cada fase pero es variable en la
zona de la interfase. Así se puede comprobar en la figura adjunta como la concentración
de i a lo largo de la coordenada z pasa de un valor constante en la fase
β
ββ
β
(c
i
β
ββ
β
) que varía
gradualmente en la interfase hasta llegar al valor c
i
α
αα
α
, que es la concentración de i en la
fase
α
αα
α
. Es evidente que la interfase es donde se produce la transición en el valor de las
propiedades termodinámicas de las fases en contacto.
