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Surfactants_ Surfaces_ and Wetting and Contact Angles

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Surfactants_ Surfaces_ and Wetting and Contact Angles Powered By Docstoc
					FENOMENOS DE SUPERFICIE
        Tensión superficial

   Consecuencia de
    fuerzas moleculares
    no balanceadas en la
    interfase líquido
    aire
    la= tensión
    superficial que
    existe en la interfase
  La tensión superficial es una fuerza!

                             L


                                          Fuerza: 2L
      Película de jabón                    unidades: [N/m]



                                 Fuerza: m*g [N, Newton]


La tensión superficial es un vector, es decir, tiene dirección
Cantidad de energía necesaria para disminuir su unidad de área
Tensión superficial de líquidos puros a
293K
         Líquido            / (10-3 N/m)
         Acetona           23.7
         Benceno           28.8
         Tetracloruro de
         carbono           27.0

         Yoduro de         50.8
         metileno
         Agua              72.8
         Metanol           22.6
         n-Hexano          18.4
           Método del ascenso capilar para determinar 

   Capilaridad- la
    acción de un
    líquido a elevarse.
   Debido al
    fenómeno de
    tensión superficial

    Balance de fuerza resulta en un ángulo de
    contacto , c. Proporciona información sobre la
    humectabilidad de una superficie
       Elevación capilar
   la presión ejercida por una
    columna de líquido es
                                                            fuerza total
    balanceada por la presión        a  y cos             alrededor de la
    hidrostática
                                     2r cos              circunferencia
   Esto proporciona una de las                             dentro del tubo
    mejores formas de medir la
                                  b   *r *h* g * 
    TS de líquidos puros y                     2                       fuerza
    soluciones                                                         gravitatoria que
                                                                       contrarresta

                                  2 * * r *    * r 2 * h * g * 
        1
        *r *h* g
                                    Nota: método no puede utilizarse para determinar
                                    tensión interfasial
        2
      Coeficiente de esparcimiento (S)




    Trabajo de Adhesión
   Energía requerida para reversiblemente separar y formar
    áreas superficiales unitarias de dos líquidos inmiscibles que
    forman
Wadh   1   2   12
Trabajo de cohesión


  energía requerida para reversiblemente separar una
   columna de un líquido puro para formar dos
   nuevas áreas superficiales unitarias del líquido

             Wcoh  2 1
 completamente
   humectable
                   medianamemte humectable     no humectable




Ө = 0°         Ө < 90° Ө = 90° Ө > 90° Ө            = 180°

γ s – γsL> 0            γ s – γsL ≈ 0        γ s– γsL< 0
        Desventajas ecuación de Young:

        •requiere conocer la sL y la S
        •Ninguno puede medirse con precisión
        •Mejor sustituir y combinar ecuación de Young con la ecuación
        de esparcimiento:


         S  L (cos   1)
Si el ángulo de contacto es mayor que 0, (cos-1), el coeficiente de
esparcimiento será negativo, indicando humectación deficiente o no
humectación en absoluto
            Interfases Líquido/Líquido
            Coeficiente de esparcimiento (S)

   S = Wadh - Wcoh A
S   s   L   LS S tensión superficial del líquido B L TS líquido A
                          y LS tensión interfasial entre líquidos A y B
Cuando colocamos una gota de un líquido inmiscible (A) sobre
otro (B), puede:                                        A

• Permanecer como una gota                      S<0
                                                                           B
                                                                           A
• Extenderse como película delgada
insoluble                                       S>0                        B
  Exceso superficial: adsorción en interfases
  líquidas

       monocapas de surfactantes (↓TS)
       reducen la tensión superficial y se concentran preferentemente sobre la
        superficie o interfase del líquido
       el número de las moléculas de tensoactivos que residen sobre la
        superficie se calcula usando la ecuación:

              C d      1 d
                 
              RT dC    RT dLnC

 exceso superficial o concentración en la superficie en moles por unidad de
área
                                           1
Area por molécula:      Area / molecula 
                                          * N
d
     1.   si la diferencial es negativa, el exceso superficial es positivo,
          moléculas se TA se concentran en la interfase
     2.   Si la diferencial es positiva, exceso superficial es negativo
dC   3.   aplicable a tensoactivos no iónicos
      Gráfico TS vs. Log Csurf para Dodecilsulfato a 298.2
      K


      


  
dyne /cm

      
                           cmc

                                
                                log C
                                       s u rf
          ISOTERMAS DE ADSORCION



Adsorción de gases o vapores sobre interfases sólidas
•Depende de presión y T del gas
•Gas (adsorbato) sólido (adsorbente)
•Quimiosorpción: irreversible, permanente (enlaces iónicos o covalentes)
•Fisiosorción reversible, fuerzas débiles de interacción Van der Waals
•Ambos procesos son exotérmicos y liberan calor
•GRADO DE ADSORCIÓN DE UN GAS SOBRE UN SÓLIDO SE DESCRIBE
POR LAS ISOTERMAS DE ABSORCIÓN:
    •cantidad de adsorbato por gramo de adsorbente en función de la
    presión de equilibrio o concentración a una cierta temperatura
    •Tres tipos de isotermas Langmuir, Freundlich y BET
         adsorción de amonio sobre carbón activo



Descrita por la siguiente ecuación:
Va = kpn                                           n>1
Va volumen de gas adsorbido
                                                     n=1
p presión del gas
                                      Va
k y n relacionado con parámetros de                 n<1
adsorción y afinidad
Denominada Isoterma de Freundlich

                                             P
         Langmuir impuso las siguientes restricciones en el
         proceso de absorción:



1.   solo las moléculas que alcanzan sitios vacíos pueden adsorberse (por
     tanto absorción monomolecular)
2.   Todos los sitios de absorción son equivalentes
3.   fuerzas de interacción entre moléculas adsorbidas son despreciables y por
     tanto la probabilidad de que una moléculas de absorba o desorba desde
     cualquier sitio es independiente de los sitios aledaños
4.   Asume que la superficie adsorbente posee un número específico de sitios
     de absorción, S
• unos pocos sitios ocupados: S1
•,por tanto sitios desocupados: S-S1=S0
•En el equilibrio velocidad de adsorción = velocidad de desorción
•Velocidad de adsorción: k2*P*S0
•Velocidad de desorción: k1*S1
                                                             
                                                                 1-

• =S1/S fracción de superficie cubierta
•Existe un valor límite Vm correspondiente a  = 1            air
                                                              adsorbate
V masa de gas adsorbido por gramo de adsorbente
Vm valor límite de gas adsorbido, cantidad de gas que 1 g de adsorbente
puede adsorber cuando se ha formado una monocapa
P   1   P
     
                Graficar P/V versus P con una pendiente de 1/Vm e
                intercepto de 1/(bVm)
V bVm Vm        Vm puede transformarse en área superficial u b
                representa la velocidad a la cual ocurre la reacción



    1

                                                        S = 1/Vm
                                P/V
        b
                                                  J = 1/bVm
    0
            P                                 P
Para algunos materiales es factible que la adsorción
ocurra en multicapas: Isoterma BET
 •Isoterma de BET tiene forma sigmoidea
 •Desarrollada por Brunauer, Emmet y Teller
 •Asume que adsorción en un sitio no afecta la adsorción en otros sitios
 •Expresión matemática más compleja:
x          bcP
                                   x/M = cantidad de gas x por masa M de sólido
M ( P  P)[1  (c  1) P ]
     0                              b = cantidad de gas que tiene que ser absorbida
                       Po           para cubrir toda la masa M de sólido por una
                                    monocapa
                                    P presión P0 presión se vapor a saturación
                                    c constante
Para obtener los parámetros de la isoterma de BET se debe linealizar la
ecuación:


                  1     P        (b  1) P   1
                                          
                  V ( Po  P )    bVm Po bVm



 1        P
Wads ( Po  P )               S = (C-1)/CWmax


                     J = 1/CWmax


                       P/Po
 The hurt for human:
 For instance, the present in Ukraine
 Victor Yushchenko




                           Blood and tissue registered
                            concentrations of dioxin
                            1,000 times above normal
                            levels
   Before (Feb, 2004)                                               Present (2005)
    2,3,7,8-TCDD causes effects on the skin (chloracne) and may cause
    cancer in people.
"We had not seen anything like that for the past 100 years, I believe it would
be appropriate to compare this to the fall of the Soviet Union or the fall of
the Berlin wall. “
                                         Dr. Michael Zimpfer, the head doctor of the
                                         Rudolfinerhaus clinic, reveals Yushchenko's blood test
                                         results to the international media.

				
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posted:5/10/2012
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