Experimento: Determinação da tensão superficial de um líquido pelo método da ascensão capilar

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE

Escola de Química e Alimentos

Curso de Química Bacharelado

Disciplina de Físico-Química Experimental II

1. Identificação

Experimento: Determinação da tensão superficial de um líquido pelo método da ascensão capilar

Autores: Jéssica C. Pires e Leonardo

Professor responsável: Felipe Kessler

Data: 17 de abril de 2018

1. Resumo

1. Introdução

Existem vários métodos para a determinação de tensão superficial, que podem ser estáticos, como ascensão capilar, da gota pendente ou cadente, pressão máxima de bolha, gota séssil, ou dinâmicos, como o método do anel, da placa de Wilhelmy, métodos a partir de oscilações superficiais em reservatórios e da evolução da seção transversal de jatos livres (jato oscilante). Aqui será descrito apenas o método da ascensão capilar.

Ao colocarmos uma das extremidades de um tubo capilar de vidro dentro de um recipiente com água, observa-se que a água sobe no tubo e entra em repouso a uma determinada altura acima da superfície da água no recipiente. Se ao invés de água utilizarmos mercúrio, observa-se que o nível de mercúrio dentro do tubo capilar se estabiliza a uma distância abaixo do seu nível no recipiente. No primeiro caso, diz-se ter ocorrido uma ascensão capilar e no segundo uma depressão capilar.

Fig. 1 – Configuração de um tubo capilar vertical atravessando uma interface líquido/gás.[pic 1]

A explicação destes fenômenos capilares é feita com base numa propriedade associada com a superfície livre de qualquer líquido, denominada tensão superficial.

Para explicar a tensão superficial vejamos a figura abaixo:

[pic 2]

Fig. 2 – Moléculas superficiais de um determinado líquido.

Seja S a superfície livre de um liquido, em equilíbrio com o seu vapor.

 Uma molécula A cuja esfera de ação é toda interna ao liquido aplica, por parte das moléculas vizinhas forças de coesão agindo igualmente em todas as direções, e cuja resultante é nula. Numa molécula B da qual a esfera de ação apresenta uma calota fora do líquido, as forças de coesão determinam uma resultante dirigida para dentro do líquido, pois não existem forças de coesão equilibrantes daquelas exercidas pelas moléculas da esfera de ação contidas no segmento esférico simétrico ao que fica fora do líquido (em relação ao centro). Esta força resultante de coesão é máxima para moléculas que, como C, se situam na própria superfície livre.

Estas forças de coesão tendem a arrastar as moléculas superficiais para o interior do líquido; elas são equilibradas por forças de repulsão aplicadas pelas moléculas subjacentes, e que assim sustentam as moléculas superficiais, criando a tensão superficial.

O objetivo do presente trabalho é a determinação da tensão superficial de diferentes líquidos pelo método da ascensão capilar.

1. Metodologia

1. Resultados e Discussão

Para a determinação da tensão superficial foi utilizado o método de ascensão capilar proposto por Moore (1968), que consiste em utilizar tubos capilares de vidro com diâmetros internos previamente determinados. O valor conhecido da tensão superficial será calculado a partir da seguinte equação: