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

Universidade Federal do Rio Grande

Escola de Química e Alimentos

Disciplina de Físico-Química Experimental Il

1. Identificação

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

Autores: Alana Maria Cherobin, Gabriel Veiga dos Santos e Jenifer Vitor.

Professor responsável: Tito Sant’anna Cadaval Júnior.

Data: 09/04/2018.

1. Resumo

Este trabalho teve como objetivo determinar raio do capilar por meio de um líquido de tensão superficial conhecida, o tolueno, e partir deste resultado determinar a tensão superficial da acetona, do clorofórmio e do metanol por meio do método de ascensão capilar. O procedimento foi realizado através da medida da ascensão destes líquidos em um capilar sob temperatura constante. A partir destas medidas foram obtidas as tensões superficiais experimentais dos líquidos utilizados. Diferenças observadas em relação

1. Introdução

Pode-se definir a tensão superficial (γ) como o trabalho necessário para aumentar a superfície em uma unidade de área através de um processo isotérmico e reversível, podendo ser expressa em erg/cm2,dyn/cm ou N/m. Sendo que a intensidade dessa força decresce com o aumento da temperatura, visto que quando a energia cinética aumenta, as moléculas permanecem menos tempo próximas entre si, tornando as forças intermoleculares menos efetivas[1]. A tensão superficial pode ser medida através de diferentes metodologias, como o método de arrancamento, métodos de ascenção capilar e método da gota[2].

O método da ascensão capilar, consiste em imergir parcialmente um tubo cilíndrico com um diâmetro pequeno em um determinado liquido, levando a ascensão do mesmo pelo capilar. No interior do capilar de raio r existe uma coluna de líquido com uma altura h, que está suspensa por forças F, relacionadas com a tensão superficial do líquido e que fazem um ângulo θc de contato com a parede interna do tubo[3]. Desta forma, a tensão superficial é dada pela Equação 1.

[pic 1](1)

Onde: Δh é a ascensão capilar [cm], ρ é a massa específica da substância [g.cm-3], g o módulo da aceleração gravitacional [cm.s-2], γ a tensão superficial da substância [mN.m-1], r o raio do tubo capilar [cm] e θ o ângulo de contato entre o líquido e as paredes do tubo capilar[4, 5]. Quando se trata de um liquido que molha completamente as paredes do tubo, θ = 0. Assim, a Equação 1 se reduz a Equação 2.

[pic 2](2)

        Cabe ressaltar que a massa específica de um liquido é relacionado com a temperatura na qual este se encontra e pode ser definida através da equação 3.

[pic 3](3)

Onde: ρ é a massa específica da substância [g.cm-3] na temperatura T eρo a massa específica da substância [g.cm-3] na temperatura To. Diante do exposto, este trabalho teve como objetivo determinar raio do capilar por meio de um líquido de tensão superficial conhecida, o tolueno, e partir deste resultado determinar a tensão superficial da acetona, do clorofórmio e do metanol por meio do método de ascensão capilar.

1. Metolodogia

Inicialmente montou um sistema com um termômetro adaptado como capilar preso a um suporte por meio de uma garra de fixação, usou-se também um elevador para que o Becker ficasse com seu fundo próximo a entrada do capilar. Esse sistema foi usado para os quatro líquidos: tolueno, clorofórmio, metanol e acetona, ajustando sempre o nível superior do líquido com a marcação de 0ºC.

Primeiramente foi montado o sistema mencionado e adicionado um volume de Tolueno suficiente para que a marcação de 0ºC fosse atingida pelo líquido, em seguida observou-se a sua ascensão pelo interior do capilar até sua máxima altura alcançada, após isso anotou-se essa altura de acordo com a marcação do termômetro e, com o auxilio de um paquímetro, mediu essa distância. O mesmo procedimento foi adotado para os outros três líquidos, tomando o cuidado de tirar todos os líquidos residuais do capilar entre uma medição e outra.  

1. Resultados e Discussões

   Para determinar a tensão superficial do clorofórmio, do metanol e da acetona é preciso calcular as suas respectivas massas especificas e o raio do capilar utilizado no experimento. O raio do capilar é obtido utilizando um líquido com tensão superficial conhecida. Utilizando o tolueno, com tensão superficial de 35,22 x 10-3 N/m, mediu-se, com o auxílio de um paquímetro, o valor de 31,1 mm para a altura. Com a Equação 2, calculou-se o raio do capilar obtendo o valor de 0,2684mm. As densidades foram obtidas utilizando a Equação 3, os dados da Tabela 1 e a temperatura ambiente de 26,4ºC.

Tabela 1 – Valores de ρo, α, β para o tolueno, clorofórmio, metanol e acetona.

Líquido	Α	Β	Ρo
Tolueno	- 0,9159	0,1520	0,88448
Clorofórmio	-1,8563	-0,5309	1,52643
Metanol	-0,9253	-0,4100	0,80999
Acetona	-1,1142	-0,3150	0,81248

Os valores das massas especificas foram:

ρtolueno = 860,04 kg/m³

ρclorofórmio = 1477,053 kg/m³

ρmetanol = 785,84 kg/m³

ρacetona= 782,84 kg/m³

   Foi possível então, determinar os valores da tensão superficial dos líquidos pela mesma Equação 2. Os valores obtidos foram:

γclorofórmio = 76,663 x 10-3  N/m