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Guía Práctica de laboratorio Fisicoquímica Universidad de San Buenaventura- Cartagena

Tensión Superficial En este laboratorio se aprenderá sobre las propiedades de los líquidos, especialmente cohesión, adhesión y tensión superficial. Estos principios serán demostrados por la adición de gotas de diferentes líquidos sobre la superficie de una moneda para determinar la fuerza de atracción molecular.

Conceptos Clave: Cohesión: es la atracción de las moléculas entre su propio tipo; es decir, entre dos moléculas de agua. Debido a la cohesión, el agua y otros líquidos forman películas delgadas y gotas. Esta es la razón por la cual los insectos acuáticos pueden caminar sobre el agua, y por qué un clip de papel cuidadosamente colocado va a flotar. Adhesión: es la atracción entre diferentes sustancias; por ejemplo, entre una molécula de agua y una molécula de cobre. La adhesión potencia un determinado proceso que permite que las moléculas de agua se muevan hacia arriba a través de un tubo estrecho. La atracción de agua a las paredes de un tubo succiona el agua con mayor fuerza que la gravedad lo hace descender (por ejemplo, el agua sube por las raíces de una planta). Tensión Superficial: es una propiedad de un líquido que les permite resistir fuerzas externas. Combina los conceptos de cohesión y adhesión. La tensión superficial es causada por una fuerte atracción entre las moléculas (cohesión) que hace que se unan entre sí y permanezcan uniformes, incluso cuando se colocan en superficies diferentes (adhesión). Cuando las moléculas poseen interacciones positivas débiles, como es el caso con el alcohol, la tensión superficial será pequeña en comparación con otros líquidos. Las moléculas hidrofóbicas o "temerosas del agua" son moléculas que no les gusta estar cerca del agua. Las moléculas de agua tienen un dipolo, lo que significa que un lado de la molécula tiene una carga ligeramente positiva y una parte tiene una carga ligeramente negativa. • Para demostrar la cohesión, es útil mostrar la atracción usando imanes.

Lectura Introductoria ¿Alguna vez te has preguntado por qué aparecen pequeñas gotas similares a burbujas en la mesa cuando derramas el agua? ¿Has notado las pequeñas manchas de aceite en el agua en la calle después de un día lluvioso? La explicación de estas observaciones radica en los principios del líquido: cohesión, adhesión y tensión superficial. En cualquier sustancia sólida o líquida, las moléculas se atraerán entre sí debido a la presencia de fuerzas intermoleculares. Estas fuerzas dependen de la distribución de electrones, partículas muy pequeñas con carga negativa. El movimiento de los electrones cambia la atracción entre las moléculas, por lo que puedes pensar que se comportan como imanes. Ciertas partes de una molécula se verán atraídas por otras partes de moléculas diferentes y harán que se peguen entre sí. Como todas las moléculas son iguales, esta atracción será muy fuerte. Una gota de agua en un escritorio, por ejemplo, está hecha de muchas moléculas de agua diminutas que se atraen entre sí. Esto se llama cohesión. Las moléculas también pueden ser atraídas por moléculas de diferentes sustancias. La misma gota de agua en un escritorio también será atraída por las moléculas en el escritorio. Esto se llama adhesión. Hoy, examinaremos la adhesión colocando gotas de diferentes mezclas en centavos. A medida que agreguemos más gotas de cada líquido, comenzaremos a ver cómo se produce la cohesión. Cuantas más gotas podamos agregar a un centavo, más fuerte será la interacción entre las moléculas y, por lo tanto, mayor será la tensión superficial.

Materiales y Procedimiento Materiales Monedas (Mínimo 3 por grupo, deben estar bien limpias) Agua Jabón Lava loza líquido (Pueden utilizar uno para todos) Alcohol Glicerina Leche (Pueden utilizar uno para todos) Colorante de Alimentos (Pueden utilizar uno para todos) Calculadora Bowl (vamos a utilizar mortero) Varilla Agitadora La práctica se va a dividir en dos secciones:

1. Gotas de Agua en una moneda En esta parte del laboratorio, determinará qué líquido tiene la mayor tensión superficial: agua, agua jabonosa o alcohol. Para hacer esto, determinará la cantidad de gotas que pueden caber en un centavo sin derramarse por cada líquido. ¡El líquido que puede colocar la mayor cantidad de gotas en la moneda tiene la tensión superficial más alta, porque puede sostenerse más fuerte!

1. 2. 3. 4. 5.

6. 7.

Procedimiento Llena un gotero con agua. Sostenga su cuentagotas alrededor de 1 pulgada por encima de la moneda y agregue gotas de agua a la superficie de esta hasta que se desborde. Registre la cantidad de gotas de agua que puede contener la superficie de la moneda en la tabla de la página siguiente debajo de la columna titulada "RUN 1." Repita los pasos 2 a 4 dos veces más y registre sus resultados para "Run2" y "Run 3". Repita los experimentos (pasos 2-5) para el alcohol, el agua jabonosa y la glicerina. ¡Asegúrese de enjuagar y secar bien el centavo entre los experimentos! Tambien debe limpiar los goteros si los está reutilizando. Calcule la cantidad de gotas promedio para cada uno de los líquidos. Grafique en un diagrama de barras

Líquido Run 1

Tabla 1. Tabla de resultados Tensión Superficial Numero de Gotas Sumatoria Promedio Run 2 Run 3

Agua Solución jabonosa Alcohol Glicerina Donde la desviación estandar es:

Desviación estándar

Cuestionario Preliminar 1. Usando sus propias palabras defina Tensión Superficial 2. Liste dos ejemplos de tensión superficial en la vida diaria: 3. Realice una predicción. Para cuál de las sustancias la moneda consigue retener mayor cantidad de gotas. 4. Aproximadamente cuantas gotas puede retener la moneda de cada líquido. 5. Explique el porque de su predicción. Después de la Práctica 6. ¿Cuál de los líquidos cree usted que posee mayor tensión superficial? porque? 7. Cuál es la tensión superficial de cada uno de estos líquidos? (consultar en la literatura). ¿Fueron sus predicciones correctas? 8.Cuales son las unidades de la tensión superficial? 9. Que variables pueden afectar el valor de la tensión superficial? 10. El cálculo de la desviación estándar dice acerca de la reproducibilidad de sus resultados? 11. Como ayuda el calculo de la desviación estándar al análisis de sus resultados?

2. Cambio de la tensión superficial en la leche En esta parte del laboratorio, se alterará la tensión superficial de la leche al agregarle una cantidad muy pequeña de líquido para lavar platos. La leche producida por las vacas es principalmente agua (87.7%), pero también contiene proteínas (3.4%), grasas (3.6%), azúcar (4.6%) y minerales (0.7%). Cuando agrega líquido lavaplatos a la leche, las moléculas de jabón se mueven hacia la superficie de la leche. Prefieren la superficie de la leche porque son hidrofóbicos o "temerosos del agua" y pueden interactuar con las moléculas de aire en la superficie en lugar de estar rodeadas por moléculas de agua en el líquido a granel. Las moléculas de jabón tienen que apretarse entre las moléculas de agua para obtener acceso a la superficie del líquido. Cuando las moléculas de jabón se interponen entre dos moléculas de agua, disminuyen la capacidad del agua para sostenerse. Esto a su vez hace que la tensión superficial de la leche disminuya. Para visualizar el cambio en la tensión superficial, primero deberá agregar colorante alimentario a la leche para crear un diseño de su elección

Procedimiento: 1. Llene el recipiente ¾ lleno con leche. 2. Coloque unas gotitas de colorante en la leche (¡diviértase haciendo su diseño!). 4. Sumerja un extremo de la varilla agitadora en el jabón para lavar platos.

5. Toque ligeramente el extremo enjabonado de la varilla con la superficie de la leche. Cuestionario 1. Describe que ocurre cuando se toca la superficie de la leche con la varilla que contiene jabón. 2. ¿Que crees que pasa con la tensión superficial de la leche cuando agregas lavaloza? 3. Las moléculas de jabón son anfipáticas, lo que significa que poseen un dominio hidrofóbico ("temer el agua") y un dominio hidrofílico ("amante del agua"). ¿Cómo crees que esto afecta la tensión superficial de la leche, que se compone principalmente de agua? 4.

Si repites el experimento, ¿obtienes el mismo resultado? ¿Por qué crees que es esto?