Diapositiva 1

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UNIDAD 2 FENOMENOS DE SUPERFICIE
Superficies vs Interfaces -? intercambiables
Superficie fases condensada- vacío, gas
Interfase dos fases condensadas Naturaleza
de las interfaces propiedades intensivas
diferentes en las dos fases Energía libre
interfacial W para extender la superficie
?G lt 0 , no existe un límite estable.
Transformación espontánea
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GAS-LIQUIDO Y LIQUIDO-LIQUIDO
Tensión superficial y energía libre
superficial Trabajo requerido para incrementar
el área unidad de una superficie, isotérmica y
reversiblemente.
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Fuerzas intermoleculares responsables de la
tensión /superficial interfacial Fuerzas de van
der Waals ( fuerzas dedipersion de London)
Puente hidrógeno ( agua) Uniones metálicas (
mercurio)
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De la termodinámica, tenemos que en un sistema
homegéneo dG -S dT V dP En un sistema de
dos o mas fases dG -S dT V dP ?.dA a T y
P ctes, dG ?.dA La disminución del área
interfacial es u proceso espontáneo.
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Se suponen aditivas Tensión superficial del agua
? w ? d ? h  ? d fuerzas de dispersion
? h puente hidrógeno para el mercurio ? Hg
? d ? m hidrocarburos totalmente
dispersión
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Interacción en la dispersión aceite-agua ?
media geométrica de Interacciones aceite-aceite y
agua-agua ? ow ?o d ( ? wd ? wh )
- 2 x ( ?w d x ?o d )1/2 sustituyendo los
valores de la table para el n-hexano agua ? wd
21,8 mNm-1 y 72,8 21,8 51,0 mMm-1
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Interfaces curvadas ecuación de Young y Laplace
Tensión superficial ?balance de presión en sup.
Curvadas Ecuación Young-Laplace ?p ? ( 1/
r1 1/ r2) , r1 y r2 radios de curvatura. En
el caso de una superficie esférica, como por ej.
una gota R1 R2 R ?p 2? /R Una consecuencia
de la ecuación precedente es que la presión
dentro de una burbuja de gas en un líquido es
mayor que la presión del líquido Otra
consecuencia es que la presión de vapor de una
gotita de líquido es ligeramente mayor que la
presión de vapor del líquido en una superficie
plana.
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ADSORCION Y ORIENTACION EN LA INTERFASE
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Ácidos grasos de cadena corta y alcoholes son
solubles en agua y en solventes no polares
(anfifílicos)
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p presión superficial La tensión
superficial ( interfacial) será . ? ?o - p
Materiales superficialmente activos (
surfactantes) . Actividad superficial fuerte
adsorción . Película monomolecular Gran
importancia biológica y tecnológica , Parte
hidrofílica ( soluble en agua) y parte
hidrofóbica ( insoluble en agua) Parte
hidrofóbica hidrocarburos o cadenas
fluorcarbonadas. Parte hidrofílica grupo polar
( (-OH, -COOH, -NH3, -PO4-, (CH2)2NH3
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ASOCIACIÓN FORMACIÓN DE MICELAS
Las soluciones de surfactantes presentan
propiedades físicas inusuales. Soluciones
diluidas ? soluto normal Aumenta la
concentración, cambios abruptos en las
propiedades físicas. La velocidad de incremento
de la Presión osmótica anormalmente baja y alta
turbidez, lo que indica asociación.
Conductividad alta. Comportamiento anómalo se
explica por la formación de agregados
organizados, micelas. La cadena hicrocarbonada
lipofílica queda hacia el interior, y los grupos
hidrófílicos en contacto con el medio acuoso.
C.M.C concentración miscelar crítica. Por
arriba de ese valor, la formación de micelas es
apreciable.
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interface líquido vapor
Esquema adsorción positiva a) interface
líquido- líquido b) interface sólido- líquido

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Interfase una capa de adsorción y una región
afectada por ella. (Tridimensional).
? concentración superficial de exceso ?
ni/A ni nº moles de i en la interfase de área A.
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ECUACIÓN DE GIBBS
En un sistema de una fase y varios
componentes, dG -SdT VdP ? ?1 dn1
(1) Tratándose de una interfase, hay que
adicionar un término de energía libre interfacial
y asumiendo V? 0, la ec (1) queda dG? -S? dT
?. dA ? ?1 dn?1 (2) Dado que
en el equilibrio ??1 ??1 a temperatura
constante dG? ?. dA ? ?1 dn?1 (3)
integrando G? ?. A ? ?1 n?1
(4) Diferenciando (4), dG? ?. dA A d?
? ?1 dn?1 ? n?1 d?1 (5) De la comparación de
las ecuaciones (3) y (5), ? n?1 d?1 A d? 0,
Dividiendo por A,
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d? - ? ?1 d?1 (6) ECUACION DE
GIBBS
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Desarrollando la ec. (6) para un sistema de dos
componentes d? - ?1 d?1 - ?2 d?2
(7) Si fuese posible variar ?1 de forma
independiente la ec. (7) permitiría calcular los
excesos superficiales simplemente variando ? con
la composición ?1 (? ?/ ? ?1) T, ?2 ?2 (?
?/ ? ?2) T, ?1 Gibbs encontró un artificio
matemático para resolver esto. Dado que la
posición del plano SS es arbitraria, se elige de
tal forma que el exceso de uno de las dos
componentes (2) sea igual a cero (solvente).
Entonces ?2, 2 0 Y la ec. (7) se reduce a d?
- ?1, 2 d?1 ?1 ?1º,? RT ln a1? d ?1
RT ln a1? ?1, 2 -1/RT (? ? / ? ln a1? )T En
soluciones muy diluidas ?1, 2 -1/RT (? ?/ ? ln
c1? )T
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?1, 2 -1/RT (? ?/ ? ln c1? )T
Tipo I a gt C gt ?. ? (negativo). Ej. Sales
inorgánicas y azúcares. Las interacciones
(iónicas y pte H) son más probables en el seno de
la solución que en la superficie.
Tipo II a gt C lt ?. ? (positivo). Ej. Compuestos
orgánicos con cierta solubilidad en el agua
(tensioactivos).
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Tipo III ? disminuye de manera prnunciada y
luegoadquiere un valor constante. Ej. Jabones,
detergentes (SDS). El cambio brusco se produce a
c CMC