Trabajo Angulo De Contacto.docx

Universidad de Atacama Departamento de Metalurgia

ÁNGULO DE CONTACTO Experiencia de laboratorio

Integrantes: Santos Tápia Juan Garmendia Diego Coñuemán Profesor: Osvaldo Pavez Asignatura: Concentración de Minerales Fecha: 21 de marzo del 2019

ÍNDICE Contenido INTRODUCCIÓN..................................................................................................................................3 ÁNGULO DE CONTACTO......................................................................................................................4 ÁNGULOS DE HUMECTANCIA HABITUALES........................................................................................4 DESCRIPCIÓN TEÓRICA.......................................................................................................................5 LABORATORIO....................................................................................................................................7 EQUIPOS, INSTRUMENTOS Y ACCESORIOS.....................................................................................7 PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL.......................................................................................................7 PASOS.............................................................................................................................................7 CALIBRACIÓN.................................................................................................................................7 MEDICIÓN DE ÁNGULO DE CONTACTO...........................................................................................7 CONCLUSIÓN......................................................................................................................................9 ANEXO..............................................................................................................................................10

INTRODUCCIÓN El ángulo de contacto es una medida de la mojabilidad de la superficie sólida por un líquido e indica los parámetros superficiales que se necesitan medir y esto determinará la hidrofobicidad de la partícula para los ajustes de parámetros en la flotación. El ángulo de contacto es el ángulo formado por el plano tangente de la interface líquido-gas y siempre se medirá dicho ángulo hacia el líquido. Al final del informe se muestran los pasos para determinar el ángulo de contacto por el método de la burbuja cautiva mediante el aparato goniómetro Ramé-Hart 190 F1 DropImage en una experiencia de laboratorio..

ÁNGULO DE CONTACTO El ángulo de humectancia se refiere al ángulo que forma la superficie de un líquido al entrar en contacto con un sólido. El valor del ángulo de contacto depende principalmente de la relación que existe entre las fuerzas adhesivas entre el líquido y el sólido y las fuerzas cohesivas del líquido. Cuando las fuerzas adhesivas con la superficie del sólido son muy grandes en relación a las fuerzas cohesivas, el ángulo de humectancia es menor de 90 grados sexagesimales, teniendo como resultado que el líquido moja la superficie. En la imagen 1.1 La gota A estaría sobre una superficie hidrófoba mientras que la gota C estaría sobre una superficie hidrófila.

Imagen 1.1 Comportamiento de una gota en diferente ángulo de contacto.

ÁNGULOS DE HUMECTANCIA HABITUALES Consideremos un líquido que ha caído sobre una superficie sólida. Si el líquido es atraído fuertemente por la superficie sólida (por ejemplo agua sobre un sólido hidrófilo) la gota se extenderá completamente por el sólido y el ángulo de contacto será aproximadamente 0º. Para los sólidos que sean menos hidrófilos el ángulo de contacto puede variar entre 0º y 30º. Si la superficie del sólido es hidrófoba el ángulo de contacto será mayor que 90º. En superficies muy hidrófobas el ángulo puede ser mayor a 150º e incluso cercano a 180º. En estos casos el agua reposa sobre la superficie pero no la moja ni tampoco se extiende sobre ella. A algunas de estas superficies se les llama superhidrófobas y pueden obtenerse a partir de superficies fluoradas como el teflon que tiene una microtextura apropiada para ello. Este efecto se denomina el efecto Lotus debido a la planta "Lotus" con hojas especiales que desarrollan esta habilidad mediante pequeñas protuberancias y que pueden ser superhidrófobas incluso con miel.

Imagen 1.2 Superficie de una hoja Lotus.

DESCRIPCIÓN TEÓRICA La descripción teórica del contacto apareció como la consideración del equilibrio termodinámico de tres fases: la fase líquida de la gota (L), la fase sólida de la superficie (S) y la fase gas del aire del ambiente (V) (la cual es una mezcla de la atmósfera ambiente y una concentración equilibrada de vapor del líquido). La fase V puede ser incluso otro líquido inmiscible. En equilibrio el potencial químico en las tres fases deberá ser igual. Sin embargo es conveniente enmarcar la discusión en términos de energías intersuperficiales. Si definimos la energía intersuperficial sólido-vapor como ϒSV la energía sólido-líquido como ϒSL y la energía líquido-vapor como ϒ, podemos escribir una ecuación que pueda satisfacer el equilibrio (conocida como la ecuación de Young): 0= ϒSV- ϒSL -ϒcos Ꝋc

donde Ꝋc es el ángulo de contacto en equilibrio.

La ecuación de Young asume que la superficie es perfectamente llana, y en muchos casos la rugosidad de la superficie y las impurezas causan una desviación en el ángulo de contacto en equilibrio que predice la ecuación de Young. Incluso en una superficie perfectamente lisa se asume que existe un amplio espectro de ángulos de contacto entre el más alto (avanzado) ꝊA y el más bajo (retrocedido) ꝊR. El ángulo de contacto de equilibrio (Ꝋc) puede calcularse a partir de ꝊA y ꝊR lo cual fue demostrado por Tadmor.

El ángulo de humectancia puede usarse además para determinar la energía superficial, siempre que se conozca otra energía superficial. La ecuación puede reescribirse de la forma Young-Dupre: ϒ(1+cos Ꝋc) = ∆W SLV donde ∆W SLV es la energía de adhesión por unidad de área de superficies sólido-líquido en el medio V.

Imagen 1.3 ángulo de humectancia en un líquido.

LABORATORIO EQUIPOS, INSTRUMENTOS Y ACCESORIOS - Goniómetro Ramé-hart 190 F1 y Software DropImage ca. -Agua desmineralizada. -n - Dodecano -Mineral con su superficie pulida. -Celda de cuarzo.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL PASOS 1- Conectar equipos a corriente y PC. 2- Revisar inclinación de Stage del equipo con burbuja de nivel quedando posicionada en centro. 3- Se enciende fuente de luz y debe quedar regulada entre 0.4 a 0.7. 4- Encender PC y abrir programa DropImage.

CALIBRACIÓN 1- Se coloca una bola de calibración que debe ser canalizada la imagen captada por la camara lo más céntrica posible en la ventana del programa DropImage. 2-Se debe presionar la opción new calibration y aceptar. aparecerán 2 lineas guias dibujadas sobre la imagen esférica. Tanto la línea vertical como horizontal deben quedar en el centro de la burbuja, la medida debe ser menor a 1 para que la aplicación ejecute un correcto cálculo. 3-Se presiona aceptar para finalizar con la calibración.

MEDICIÓN DE ÁNGULO DE CONTACTO 1- Sobre la superficie del Stage se coloca una briqueta que contiene una lamina pulida de pirita con la cual usaremos para medir ángulo de contacto. 2- A travéz de la camara se debe visualizar la superficie del mineral y la punta de la microjeringa que con la ayuda de unos tornillos ubicados bajo el Stage podremos posicionarla bien. 3-Con la microjeringa se coloca una pequeña burbuja de aire cobre la pririta. 4-La burbuja debe quedar al centro de la ventana del programa.

5- Se coloca la opción captura en el programa DropImage y nuevamente aparecerán unas líneas horizontal y vertical. La vertical debe quedar la centro de la burbuja y la horizontal debe quedar justo en la superficie del mineral. 6-Se presiona la opción Measure para obtener el ángulo de contacto del lado izquierdo y derecho de la gota ademas de su valor promedio, altura y ancho.

CONCLUSIÓN El ángulo de contacto nos permite determinar si un mineral tiene buenas características para la flotación ya que dependiendo del valor del ángulo podemos decir si es más hidrofóbico o menos hidrofóbico. Por ejemplo, para los sólidos que sean menos hidrófilos el ángulo de contacto puede variar entre 0º y 30º. Si la superficie del sólido es hidrófoba el ángulo de contacto será mayor que 90º. En superficies muy hidrófobas el ángulo puede ser mayor a 150º e incluso cercano a 180º. En el caso del laboratorio. Se necesita que la superficie del mineral a tratar sea lisa y no rugosa para tener buenos resultados.

ANEXO

Burbuja de calibración

Programa DropImage ca

Briqueta con lámina de Pirita Goniómetro Ramé-hart 190 F1

Burbuja metálica de calibración