LÍQUIDOS: DETERMINAÇÃO DA TENSÃO SUPERFICIAL
1. Introdução
Uma propriedade característica dos líquidos é possuir uma superfície
plana bem definida, o que os distingue dos gases. Uma medida da rigidez do
filme que parece cobrir a superfície líquida é a tensão superficial, a tendência
das moléculas da superfície serem puxadas para dentro. Quanto maior a
tensão superficial, mais rijo parece ser o filme da superfície.
A tensão superficial surge das forças intermoleculares, portanto,
precisamos conseguir relacionar esta propriedade da matéria às propriedades
de moléculas individuais.
A superfície de um líquido é suave porque as forças intermoleculares
tendem a puxar as moléculas juntas e para dentro. Podemos esperar que
líquidos compostos de moléculas com forças intermoleculares altas tenham
tensões superficiais altas, porque o “puxão” para o interior será forte. Na
verdade a tensão superficial da água é, aproximadamente, três vezes maior
que a maioria dos líquidos comuns por causa de suas ligações de hidrogênio
fortes.
As forças intermoleculares de atração que atuam no líquido fazem que
exista uma diferença de energia entre as moléculas do interior do líquido,
atraídas em todas as direções pelas moléculas vizinhas, e aquelas da
superfície, atraídas apenas para o seio da massa líquida. As moléculas da
superfície têm, portanto, um maior conteúdo de energia que as internas. Assim,
para aumentar a superfície do líquido, ou seja, trazer moléculas do interior para
a superfície é necessária a realização de trabalho.
O trabalho exigido para o aumento unitário de área o líquido é
denominado trabalho superficial específico e seu valor e dimensão é igual à
tensão superficial ().
A tensão superficial é representada pela letra gama () e expressa em
N.m-1 ou dina.cm-1.
A medida da tensão superficial é feita com a utilização do Tensiômetro
de Lecomte Du Nouy (Figura 1).
O tensiômetro de Lecomte Nouy utiliza para medidas o “princípio do
aumento de área superficial”. O aparelho nos dá diretamente na escala do
Vernier, a energia necessária para aumentar a superfície do líquido de 1cm 2, o
que é justamente a tensão superficial.
O tensiômetro é basicamente uma balança de torsão.
A alavanca (7) do aparelho tem em uma de suas extremidades um
dispositivo de imersão no líquido a ensaiar que consta de um anel de platina
suspenso por uma alça (8) na alavanca. Na outra extremidade da alavanca
passa o fio de torsão que está ligado a um ponteiro (2) que corre sobre uma
escala numérica (Vernier) (4).
A alavanca movimenta-se em frente a um visor (6) onde se acompanha
a posição relativa da mesma.
Da base do aparelho sai um braço que sustenta uma plataforma de
altura variável, ajustável através dos parafusos (11 e 12), onde se apoia o
recipiente de vidro contendo o líquido.
Na base do tensiômetro existem dois parafusos (5) para nivelamento do
sistema.
Figura 1 – Representação esquemática do Tensiômetro de Lecomte Du
Nouy.
Este trabalho prático tem como objetivo determinar a tensão superficial
de vários líquidos utilizando o tensiômetro de Lecomte Du Nouy (com a
temperatura e o seu grau de associação).
2. Materiais e Reagentes
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Tensiômetro de Lecomte Du Nouy
termômetro
2 béqueres de 50 mL
água destilada
acetona
álcool etílico absoluto
1 - propanol
n - hexano
ciclo – hexano
papel absorvente
3. Procedimento experimental
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Montar o aparelho sobre uma superfície plana e nivelar com os parafusos
(5). Cuidadosamente colocar o anel de platina, limpo e seco, na
extremidade da alavanca (7).
Colocar o ponteiro da escala (2) na posição zero (4) por meio do parafuso
(3) e a alavanca (7) na posição de equilíbrio, posição intermediária do visor
(6) com o auxílio do parafuso (1).
Adicionar o líquido, iniciando com a água, ao recipiente de vidro e este é
colocado sobre a plataforma (9) cuja altura é ajustada com o auxílio dos
parafusos (10 e 11), não permitindo que o anel entre em contato com a
água.
Em seguida, usando o parafuso (12) elevar a plataforma, lentamente, até
que o anel mergulhe no líquido cerca de 5 mm. A imersão do anel na água
fará com que a alavanca (7) saia da posição de equilíbrio.
Com muito cuidado, abaixe a plataforma por meio do parafuso (12) até que
a alavanca retorne à posição de equilíbrio. Este será o ponto de partida
para a medida!
Movimentar, simultaneamente, os parafusos (12) e (3) abaixando a
plataforma (9) e girando o ponteiro da escala (2) fazendo com que a
alavanca (7) fique na posição de equilíbrio, até que o círculo de platina se
destaque da superfície da água.
A leitura, na escala Vernier, no momento da liberação do anel da superfície
é a tensão superficial da água na temperatura considerada. Anotar o valor
lido.
Ler a temperatura da água no próprio frasco imediatamente após a leitura
da tensão superficial e anotar.
Antes de iniciar uma nova leitura, retirar, cuidadosamente, o anel metálico,
secá-lo com papel absorvente e colocá-lo no lugar.
Repetir este procedimento 5 vezes para cada líquido.
Lavar e secar o recipiente e, em seguida, repetir todo o procedimento com
os solventes orgânicos.
Cada grupo deve medir a tensão superficial da água e de um solvente
orgânico.
4. Apresentação e discussão dos resultados
4.1 – Preencher a Tabela 1 com os valores de tensão superficial obtidos
experimentalmente.
TABELA 1: Valores de tensão superficial dos líquidos.
grupo
medidas de tensão superficial / dina. cm -1
Líquidos
1a
I
II
III
IV
V
2a
3a
4a
5a
Água
Acetona
Água
n –hexano
Água
Ciclohexano
Água
Etanol
Água
1 – propanol
4.2 – Calcular o valor  médio para cada líquido, o desvio médio e o erro
(%), em relação aos valores de tensão superficial esperados (ver apêndice),
anotar os valores encontrados na tabela 2.
TABELA 2: Valores de tensão superficial dos líquidos estudados.
grupo
Líquidos
I
Água
Acetona
Água
n –hexano
Água
Ciclohexano
Água
Etanol
Água
1 – propanol
II
III
IV
V
_
(    m ) dina.cm-1
tabelado/ dina.cm-1
4.3 – Discutir os valores de tensão observados considerando as
diferenças estruturais e interações intermoleculares nos líquidos.
E%
ANEXO 1: VALORES DE TENSÃO SUPERFICIAL REGISTRADOS NO
HANDBOOK
TABELA 3: Valores de tensão superficial de alguns líquidos em uma temperatura
considerada.
Líquido
Água
Acetona
n-hexano
Ciclohexano
Etanol
1-propanol
Temperatura / ºC
18
20
20
20
20
20
 / dina . cm-1
73,05
23,70
18,43
25,50
22,75
23,78