Baixe Tensão Interfacial: Forças em Interfaces, Solubilidade e Espalhamento e outras Notas de aula em PDF para Física, somente na Docsity!
TENSÃO INTERFACIAL
Prof. Harley P. Martins Filho
• Forças em interfaces
Tensão interfacial entre fases e : Trabalho de aumento ou destruição de interfaces: d w = γd A
dA
dw
Trabalho de adesão Fase 1 m^2 Fase W Trabalho para separar fases e , por unidade de área: a = γ + γ - γ (I) Trabalho de coesão Trabalho para separar uma coluna de um líquido com seção reta de 1 m^2 em duas: c = 2γ (II)
- Condição de solubilização de dois líquidos Líquidos e são insolúveis quando as atrações entre as moléculas e são mais fracas que as atrações entre uma molécula e outra ou entre uma molécula e outra (ou mais fraca que ambas), mas sempre há atração entre moléculas diferentes, por mais diferentes que sejam. Exemplo: Dados para água e benzeno puros (mN m-^1 ) (H 2 O) 72, (benzeno) 28, (H 2 O/benz.) 35, a = 72,75 + 28,9 – 35,0 = 66,65 mN m-^1 Há adesão mesmo entre um líquido muito polar e outro apolar. A solubilidade mútua é uma questão de competição entre atrações mais fortes e mais fracas. Critério só é válido para solubilização completa em qualquer proporção. Verifica-se que quando a tensão interfacial é maior que zero mas tem valor baixo, ocorre miscibilidade parcial. a reflete as forças entre as moléculas e c reflete as forças entre as moléculas do próprio líquido Condições de solubilização: a c() e a c() Somando as condições: 2a c() + c() a c()/2 + c()/2 = + Usando equação (I) para a: + - +
Definição: coeficiente de espalhamento Da equação acima para dG Se é positivo, ( G / A ) < 0 G diminui com aumento de A espalhamento é espontâneo Exemplo: Dados para água e benzeno puros (mN m-^1 )
pT
A
G
,
(H 2 O) 72, (benzeno) 28, (H 2 O/benz.) 35, benz./água = 72,75 – 28,9 – 35,0 = 8,9 mN m-^1 espalhamento Dados para H 2 O e benzeno mutuamente saturados: (H 2 O) 62, (benzeno) 28, (H 2 O/benz.) 35, benz./água = 62,4 – 28,8 – 35,0 = - 1,4 mN m-^1 Uma gota de benzeno puro espalha-se sobre água pura, mas após a saturação mútua qualquer benzeno adicional contrai-se em uma lentilha
- Espalhamento de líquidos sobre sólidos Líquido sólido Variação de G com espalhamento infinitesimal da gota: d G = γlsd A ls + γsd A s + γld A l Relações entre áreas: d A s = - d A ls e d A l = d A lscosc d G = (γls – γs + γlcosc)d A ls d A l c d A ls Aumento de área de interface no espalhamento Introduzindo o coeficiente de espalhamento: σls = γs – γls – γlcosc líquido se espalha (c diminui) até σls chegar a zero Equilíbrio: 0 = γs – γls – γlcosc Equação de Young-Dupré l s ls c
cos
Se γls é muito alta, γs – γls pode resultar negativo cosc negativo c > 90° líquido não molha superfície Exemplo: chumbo líquido não molha o ferro porque γls é alta. Mas γls é abaixada com adição de estanho ou antimônio solda aderente ao ferro
