Tensão Superficial dos Líquidos

OBJETIVO

Este experimento visa estudar a estrutura molecular de diferentes solventes por meio do cálculo de uma grandeza aditiva e constitutiva de um líquido, denominada paracoro, que representa o volume molar corrigido.

INTRODUÇÃO TEÓRICA

Tensão Superficial dos Líquidos

A Tensão Superficial é um fenômeno que ocorre em todos os líquidos, ela se caracteriza pela formação de uma espécie de membrana elástica em suas extremidades. Tomemos como exemplo a água, que por sua vez tem a maior Tensão Superficial dentre os outros líquidos.

Na figura 1 temos representado um recipiente com água e duas moléculas destacadas. A molécula A, que se encontra submersa, sofre atração das demais moléculas a sua volta. Como ela está rodeada de moléculas, a atração que ela sofre por cada uma delas é anulada pela atração realizada pela molécula do lado oposto. No caso da molécula B, que se encontra na superfície, ela também sofre atração por todas as moléculas a sua volta, porém, como ela não possui nenhuma molécula em cima para anular a força que as moléculas que estão sob ela fazem, acaba resultando uma força que a puxa para baixo e isso acontece com todas as moléculas que se encontram na extremidade. Em outras palavras, a tendência de todas as moléculas do líquido é se compactarem em direção ao centro de massa, pois existe sempre uma resultante em todas as moléculas que aponta para o centro, de forma que criem a superfície externa de menor área possível, uma vez que todo sistema mecânico tende a adotar o estado de menor energia potencial.

Figura 1. Tensão Superficial da água

Essa ideia ajuda a entender a forma arredondada das gotas de água e também alguns eventos físicos que acontecem, tais como alguns objetos de aço como clipes e lâminas de barbear, que possuem densidade maiores que a da água, não afundarem quando colocados horizontalmente e de forma delicada sobre ela. Alguns insetos e pequenos animais conseguem andar por cima da água e inclusive existem espécies de plantas que crescem por cima dela! Tudo isso é possível graças à tensão superficial.

PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

Em um béquer de 100 mL, colocou-se aproximadamente 30 mL de água destilada e com o auxílio de uma pêra que estava acoplada no Estalagmômetro de Traube, succionou-se um volume de água suficiente para ultrapassar o menisco superior. Após isso a pinça de Hoffmann foi ajustada de um modo que ao se retirar a pêra o líquido não escoasse, depois de se retirar a pêra, a pinça foi ajustada novamente de uma maneira em que foi possível a contagem das gotas, um meio termo entre o rápido e o devagar. Quando o líquido chegou ao menisco superior começou-se a contagem que se encerrou quando o líquido chegou ao menisco inferior. Anotou-se o resultado. Foram feitas mais duas contagens para a água.

Após terminarem-se os procedimentos com a água, a pinça foi lavada com o próximo solvente a ser utilizado, no caso a acetona, a lavagem foi feita com o próprio solvente que foi succionado até ultrapassar o menisco superior e depois este mesmo líquido foi descartado. Repetiu-se mais uma vez. Após a lavagem, o mesmo procedimento feito anteriormente para a água foi repetido, mas foram feitas apenas duas contagens. Todo o processo de lavagem e contagem foram repetidos duas vezes para os demais solventes: Acetato de etila, N-Hexano e Tolueno respectivamente.

ANÁLISE DOS DADOS

Resultados Obtidos

Tabela 1: Dados experimentais

Ordem do experimento Substância 1ª Contagem 2ª Contagem 3ª Contagem

1 Água Destilada 23 23 22

2 Acetona 51 49 --------------

3 Acetato de Etila 55 54 --------------

4 N- Hexano 48 48 --------------

5 Tolueno 46 49 --------------

Para o cálculo do paracoro experimental é necessário primeiro encontrar-se a tensão superficial usando como parâmetro a tensão superficial da água destilada a 20°C (γágua= 72,75 mN/m). A partir disso, é possível calculá-lo individualmente.

Tabela 2: Paracoro experimental

Substância Massa molar (g/mol) Densidade (g/cm³) Média das gotas Tensão superficial (mN/m) Paracoro