Tensão Superficial

  • Introdução

  • Procedimento Experimental

Tente colocar uma pequena agulha a flutuar na superfície da água, de um copo cheio de água, quase a transbordar. Usando uma pequena pinça, após várias tentativas você conseguirá faze-la equilibrar na superfície da água com sucesso. Agora, se as palmas de tuas mãos estiverem secas, esfregue, com muito cuidado, esta mesma agulha, fazendo-a rolar entre as mãos, algumas vezes. Repita a mesma experiência anterior com esta agulha. Surpreso com o resultado ?.  Isto que você está vendo, é o mesmo que acontece quando um mosquito pousa em poças, sobre superfícies da águas tranquilas.

Inseto pousado na superfície da água

Qualquer objeto, para afundar ele precisa romper a superfície livre da água, ou de qualquer outro fluido. Esta resistência oferecida pela superfície é chamada de Tensão Superficial. Podemos dizer que a agulha estava sendo suportada pela tensão superficial da superfície não deixando-a afundar. A agulha não afunda porque não tem peso suficiente, o peso está distribuído. É evidente que uma esfera, tendo a mesma massa, esta iria submergir porque a tensão superficial iria atuar num perímetro muito pequeno. É evidente que temos que levar em conta a força de empuxo exercida pela água sobre a agulha. A agulha flutuando está em equilíbrio, portanto a soma das forças é nula. A força de empuxo é obtida pelo Princípio de Arquimedes.  Para entender a tensão superficial devemos entender que um líquido se constitui de moléculas.

Analisando as interações inter-moleculares que uma molécula sofre no interior do líquido, pode-se tirar a conclusão que essa molécula é atraida e repelida de maneira que a resultante das forças seja praticamente nula. Uma molécula na superfície sofre atrações para o interior do líquido, mas no sentido contrário não sofre qualquer força. Isso vai implicar que na superfície de água existam forças não compensadas, fazendo com que a área da superfície seja mínima. Quando uma molécula superficial eleva-se ligeiramente acima da superfície, as ligações moleculares entre ela e as moléculas adjacentes são tensionadas e aparece uma força restauradora que puxa a molécula para a superfície. Esta força é análoga a uma membrana elástica de um balão de aniversário inflado. Esse fenômeno é chamado de tensão superficial.

A tensão superficial é definida como uma força contrativa que opera no perímetro da superfície livre para o ar e que tende a comprimi-la. A força necessária para romper a ligação entre as moléculas na superfície pode se medir, supondo arrancar uma fina agulha da superfície de um líquido. Esta força é proporcional ao comprimento da parte da superfície que foi rompida, o que é igual ao dobro do comprimento da agulha, pois a película da superfície circunda ambos os lados da agulha. Considerando que a massa, m, da agulha não é desprezível definimos a Tensão Supercial do líquido como: É a ação da tensão superficial que faz com que as gotas tendam a ser esféricas na ocasião de sua formação, na procura de minimizar a área superficial da gota.

Misturamos detergente na água, a tensão superficial diminui, a qual não aguenta o peso da agulha e a agulha afunda.

Cabo-de-Guerra entre palitos flutuantes

A ligação foi quebrada, no momento em que se tocou com detergente o centro dos palitos. Esta experiência lembra o jogo do cabo-de-guerra, no qual duas pessoas puxam a corda em sentidos opostos. Entretanto, para a analogia ser completa e preciso introduzir uma terceira pessoa que corta a corda. A responsável pela ligação entre os palitos &eaccute; a tensão superficial. As moléculas de água na superfície sofrem atrações fortes para o interior do líquido, não sofrendo atrações no sentido oposto. Ao adicionar os palitos a superficie, parte dessas atrações passam a ser compensadas. O detergente tem como função baixar a tensão superficial da água, de maneira a que a remoçao de gorduras seja facilitada. Quando o palito do detergente toca o centro dos palitos, a tensão superficial nesse local baixa bruscamente. Os palitos são instantaneamente puxados pela tensão superficial ainda existente, sendo a sua intensidade maior na periferia do copo.

(http://cienciaemcasa.cienciaviva.pt/tensao.html)

Na experiência é introduzido o óleo, porque este é hidrófobo. Banhando a agulha no óleo esta vai ficar com uma superfície hidrofóbica (não gosta de água) que irá facilitar a sua manutenção na interface. ?

_ _ _ _ _ __ _ _ _ _ ___ _ _ _ _ __ _ __ _ __ _ _ _ O tensiômetro de pressão de bolha, utiliza o método de Fainerman, onde a pressão em uma pequena bolha de gás é usada para determinar a tensão superficial dinâmica. Ele possibilita a medição da tensão superficial dinâmica em tempos tão baixos como 1 milisegundo. É uma técnica ideal para o desenvolvimento e para a seleção de surfactantes rápidos, como por exemplo em sprays para cosméticos, agroquímicos ou tintas para impressora, onde o volume da gota é dependente da tensão superficial imediatamente após sair do bico do spray. O surfactante que produz o tamanho correto da bolha deve reduzir, imediatamente, sua tensão superficial.

Procedimento Experimental

  1. Limpeza do material

    Por ser uma propriedade superficial, a tensão superficial é extremamente sensível à presença de impurezas, por isso a limpeza do anel, e dos frascos utilizados são de máxima importância. Quando soluções aquosas são medidas, em geral, enxaguar bem o anel e os frascos com água destilada é suficiente. Este procedimento deve ser feito entre duas medidas. Se necessário o anel pode ser lavado com água e depois aquecido rapidamente na zona oxidante da chama de um bico de gás. Aqueça somente a parte do anel que será imersa no líquido.

  2. Procedimentos

    1. Prepare -x-x-x-x-x-x-x-. . .
    2. Através - x - x -...
    3. Determine a tensão superficial de - x - x - x . . .
    4. Determine a tensão superficial fazendo no mínimo X leituras para . . .
    5. Determine a . . . .

    Tabela 1

    Tensão Superficial, g, de alguns líquidos

    Líquido

    Temperatura (oC)

    g(mN/m2)


    Água

    20

    72,75

    Azeite*

    20

    32,0

    Glicerina*

    20

    63,1

    Mercúrio

    20

    435,5

    Álcool Etílico

    20

    22,3

    Acetona

    20

    23,7

    Eter Etílico

    20

    17,0

    Nota: * Valores com referências da internet.

    Tensão Superficial, g, da Água na interface com o Ar

    Temperatura (oC)

    0

    5

    10

    15

    18

    20

    25

    30

    40

    50

    60

    70

    80

    100

    Tensão Superficial (dina/cm)

    75,6

    74,9

    74,22

    73,49

    73,05

    72,75

    71,97

    71,18

    69,56

    67,91

    66,18

    64,4

    62,6

    58,9

    Nota: Valores com referência do Handbook of Chemistry and Physics.
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    Exemplo 01



    Endereços Eletrônicos

    Tem uma tabela da tensão superficial da água em função da temperatura !

    Tem uma tabela da tensão superficial para várias substâncias.