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5. TENSO SUPERFICIAL1. MTODO DO PESO DA GOTAINTRODUO TERICA As molculas na superfcie de um lquido esto sujeitas a fortes foras de atrao das molculas interiores. A resultante dessas foras, - cuja direo a mesma de plano tangente superfcie (em qualquer ponto desta) - atua de maneira a que a superfcie lquida seja a menor possvel. A grandeza desta fora, atuando perpendicularmente (por unidade de comprimento) ao plano na superfcie dita tenso superficial . A superfcie ou interface onde a tenso existe est situada entre o lquido e seu vapor saturado no ar, normalmente a presso atmosfrica. A tenso pode tambm existir entre dois lquidos imiscveis, sendo ento chamada de tenso interfacial. As dimenses da tenso superficial so fora por unidade de comprimento, no sistema SI = N/m. Um dos mtodos utilizados para medir tenso superficial o mtodo do peso da gota. Este mtodo, assim como todos aqueles que envolvem separao de duas superfcies, depende da suposio de que a circunferncia multiplicada pela tenso superficial a fora que mantm juntas as duas partes de um coluna lquida. Quando esta fora est equilibrada pela massa da poro inferior, a gota se desprende.

Figura 1:Mtodo do peso da gota. A tenso superficial calculada pela equao 2 r = mig (Lei de Tate) (1)

onde: mi massa de uma gota ideal r raio do tubo (externo se o lquido molhar o tubo) g acelerao da gravidade Na prtica, o peso da gota obtido, sempre menor que o peso da gota ideal. A razo disto torna-se evidente quando o processo de formao da gota observado mais de perto. A figura abaixo ilustra o que realmente acontece.

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Figura 2:Fotografias de alta velocidade de uma gota caindo. Observa-se que somente a poro mais externa da gota que alcana a posio de instabilidade e cai. Perto de 40% do lquido que forma a gota permanece ligado ao tubo. Para corrigir o erro causado pelo peso da gota, introduz-se na equao =mg/2r um fator de correo f. Assim:

=

mg 2rf

(2)

O fator de correo f uma funo do raio do tubo e do volume da gota. Estes valores so tabelados abaixo: Tabela 1: Fator de correo para o mtodo do peso da gota. r/V1/3 0.00 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 r/V1/3 0.75 0.80 0.85 0.90 0.95 1.00 1.05 1.10 1.15 1.20 r/V1/3 1.225 1.25 1.30 1.35 1.40 1.45 1.50 1.55 1.60 fa 0.656 0.652 0.640 0.623 0.603 0.583 0.567 0.551 0.535

f (1.0000) 0.7256 0.7011 0.6828 0.6669 0.6515 0.6362 0.6250 0.6171 0.6093

f 0.6032 0.6000 0.5992 0.5998 0.6034 0.6098 0.6179 0.6280 0.6407 0.6535

a: Os valores desta coluna so menos exatos que os das outras. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 1. Determinao do dimetro do tubo de vidro O Dimetro do tubo pode ser medido utilizando-se um paqumetro ou obtido a partir da massa de uma gota de um lquido padro, cujo valor da tenso superficial seja conhecido.

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A massa de uma gota de gua pura a 20 C, para tubos de diferentes dimetros, encontram-se tabelados no quadro abaixo. Para temperaturas superiores ou inferiores a 20 C, mas no muito diferentes, pode-se usar a seguinte relao para calcular a massa da gota da gua a 20C.

massa da gota a 20 o C = massa da gota na t o C x

20 O C toC

onde a tenso superficial da gua nas respectivas temperaturas.

Tabela 2: Massa de uma gota de gua que se desprende de tubos de diferentes dimetros massa da gota (g) 0.033450 0.042347 0.046901 0.054678 0.059700 0.068026 0.069869 0.072682 0.007753 0.079680 0.084270 0.084880 Raio do tubo (cm) 0.09946 0.13062 0.14769 0.17750 0.19666 0.23052 0.23790 0.23135 0.26802 0.27605 0.29423 0.29694 massa da gota (g) 0.90467 0.091620 0.096392 0.096918 0.09868 0.10623 0.10966 0.11161 0.11957 0.12522 0.12575 0.14142 Raio do tubo (cm) 0.31891 0.32362 0.34188 0.34385 0.35022 0.37961 0.39262 0.39968 0.42765 0.44755 0.44980 0.50087

2. Medidas para Obteno da Tenso Superficial 2.1. Material: -1 pipeta graduada de 1 ml. -1 frasco com tampa, limpo e seco, para cada soluo a ser medida. -gua destilada. -outros solventes e/ou solues consideradas convenientes pelo professor. -1 tubo flexvel com pina, torneira ou seringa para controlar a velocidade de formao da gota. Inserir o tubo na extremidade superior da pipeta. 2.2. Procedimento: 1. Coloque o lquido na pipeta inserindo sua ponta no lquido e aspirando atravs do tubo de borracha. Regule a pina ou a torneira de tal forma a obter uma vazo aproximada de 1 gota por minuto. 2. Recolha umas 10 gotas do lquido problema no frasco (j pesado anteriormente com a tampa). Anote o volume e a massa correspondente s gotas recolhidas. 3. Determinar o peso de uma gota. 4. Determinar o volume de uma gota. 1/3 5. Calcular r/V e obter f utilizando a tabela 1. 6. Calcular atravs da equao 2. 2.3. Sugestes:

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Tenso superficial Alm da gua, outros lquidos, como solues aquosas de n-butanol (ou outro lccol) podem ser utilizadas como material de investigao. A partir de uma soluo 0,5 M de n-butanol, prepare solues nas seguintes concentraes: 0,4M, 0,3M, 0,2M e 0,1M e mea suas respectivas tenses superficiais. Uma outra possibilidade preparar solues aquosas de diferentes concentraes de um detergente tal como CTAB e fazer diversas medidas de para, atravs do grfico de versus concentrao de detergente, obter a concentrao micelar crtica, CMC. Mea a tenso superficial de solues de CTAB com as seguintes concentraes: (1; 2; 3; 5; 10; 20)x10-4 M. Tenso interfacial lquido-lquido A tenso interfacial entre dois lquidos imiscveis pode ser medida colocando-se o lquido mais denso na pipeta graduada, mergulhando sua ponta dentro do lquido menos denso, deixando a gota do lquido mais denso crescer dentro do lquido nenos denso e obter a massa da gota por diferena de pesagem. Deve-se crescer parcialmente a gota antes de mergulhar a ponta da pipeta no lquido menos denso para que a ponta da pipeta no fique contaminada com o lquido menos denso. Neste caso, deve-se utilizar na equao 2 a massa efetiva da gota, que a massa da gota medida na balana menos a massa do lquido deslocado (empuxo). A massa do lquido deslocado pode ser obtida multiplicando-se a sua densidade pelo volume da gota formada. 2.4. Precaues: Limpeza essencial em medidas de tenso superficial. Pequenas quantidades de impurezas afetam muito as propriedades superficiais. Portanto, limpe muito bem todo o material a ser usado na experincia. Se o lquido for voltil, necessrio que as gotas sejam recolhidas em recipientes fechado. Alm disto, a primeira gota dever ser "tombada" durante aproximadamente 5 minutos para que o recipiente fique saturado nos vapores do lquido em questo. Neste caso, tambm necessrio fazer duas medidas. Uma com aproximadamente 15 gotas e outra com 5 gotas. A diferena de peso entre as duas medidas dar o peso de uma gota livre do peso do vapor. (peso 15 gotas - peso 5 gotas = peso 10 gotas sem vapor). TRABALHO EXPERIMENTAL: 1. Coloque gua a 20C na pipeta graduada (certifique-se de esteja bem limpa), recolha 10 gotas, pese e anote o volume . Utilizando a tabela 2, determine o raio da ponta da pipeta. Use a tabela 1 para obter o fator de correo e calcule a tenso superficial da gua. 2. Mea a variao da tenso superficial com a concentrao em solues de n-butanol (ou outro lcool) em gua a 20C. Faa um grfico da tenso superficial em funo da concentrao molar do lcool em gua. 3. Mea a tenso interfacial entre gua e um lquido menos denso que a gua, tolueno (ou outro lquido imiscvel com a gua) a 20 C. 4. Se houver tempo, mea tambm a tenso interfacial entre gua e um lquido mais denso que a gua (clorofrmio, por exemplo). BIBLIOGRAFIA

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1. Adamson, A.W. ; Physical Chemistry of Surfaces. John Wiley & Sons, 4 edio. 2. Shaw,D.J. ; Qumica dos coloides e de superfcies. Editora Edgard Blucher,cap.4. 3. Daniels et al ; Experimental Physical Chemistry.

QUESTIONRIO: Leia o captulo 4 do livro "Introduo Qumica dos colides e de superfcies", Shaw, D.J. e responda s seguintes questes: 01. Faa uma tabela de valores de tenso superficial para mercrio, gua, acetona, tetracloreto de carbono, alguns alcanos e alcoois. Qual a faixa de valores caraterstica para estes lquidos orgnicos? Qual das substncias apresenta o maior valor de tenso superficial? 02. Na determinao da tenso superficial pelo mtodo do peso da gota, em que situao deve-se usar o raio interno e em que situao deve-se usar o raio externo do tubo para se calcular a tenso superficial? 03. Descreva outros mtodos para a medida de tenso superficial. Faa ilustraes. 04. O que so micelas? Faa uma ilustrao. 05. Cite 4 mtodos fsico-qumicos que permitem a determinao da concentrao micelar crtica. faa um grfico que ilustre a variao de cada propriedade fsico-qumica com a concentrao de detergente. 06. O que significa o termo lipoflica? 07. Qual a caracterstica estrutural da molcula de um detergente? 08. Explique o mecanismo da detergncia. (ilustre). 09. O que so detergentes catinicos e aninicos? D exemplos de cada tipo (nome e frmula estrutural). 10. O que temperatura de Kraff? Como determinada experimentalmente? 11. V a um supermercado e anote qual o agente tensoativo utilizado em pelo menos 3 produtos comerciais para limpeza (louas, roupa, carpet, carro, vidro etc.). Escreva a frmula estrutural desses tensoativos. 12. Faa o esboo de um grfico mostrando as posies relativas das curvas de tenso superficial versus concentrao para solues de etanol, propanol e n-butanol em gua. Explique porque a tenso superficial decresce mais rapidamente com o aumento da cadeia carbnica. 13. O que diz a regra de Traube?

14. A equao utilizada na determinao da tenso superficial pelo mtodo do peso da gota

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= mg/ 2rf. O significa cada termo da equao? Porque necessrio medir tanto a massa quanto o volume da gota? A que se deve o fator de correo f? Como a tabela de f em funo de r/V1/3 pode ser construida experimentalmente? 15. Qual a diferena entre tenso superficial e tenso interfacial? Como voc procederia para medir a tenso interfacial entre gua e n-hexano nos seguintes casos:a)pelo mtodo do peso da gota ; b)pelo mtodo do anel. 16. Baseado na regra de Traube e no grfico abaixo para o n-butanol em soluo aquosa, a 20 C, preveja a tenso superficial de solues de etanol nas concentraes: 0,2M; 0,4M; 0,6M; 0,8M.

80 70 Tenso superficial mN/m 60 50 40 30 0,0 0,2 0,4 [n-butanol] (mol/L) 0,6 0,8

Figura 3: Tenso superficial de solues aquosas de n-butanol a 20 C.

17. Qual o significado de "concentrao superficial em excesso" ? 18. Calcule a concentrao superficial em excesso para uma soluo 0,3M de n-butanol em gua, a 20 C, utilizando o grfico da questo 16 e a equao de Gibbs: CB d B = RT dCB

2. MTODO DO ANEL (Tensimetro DuNouy)

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INTRODUOO tensimetro DuNouy um instrumento de preciso usado tanto para medidas de tenso superficial como tenso interfacial de lquidos, incluindo soros, leos e suspenses coloidais. Os valores medidos so reprodutveis dentro de 0,05 dina/cm e podem ser obtidos pela leitura direta em uma escala. Uma das vantagens deste tipo de tensimetro a rapidez da medida. Entretanto, tem a desvantagem de requerer um volume grande de amostra (da ordem de 20 ml). Deste ponto de vista, o mtodo do peso da gota mais vantajoso, pois a medida pode ser realizada com menos de 1 ml de amostra, desde que se disponha de uma micro-bureta. E em muitos casos a quantidade de amostra disponvel o fator determinante na escolha do mtodo. Existem vrias maneiras de se medir tenso superficial e a escolha adequada vai depender de cada caso. O tensimetro que emprega o mtodo do anel permite a realizao de medidas em at 15 segundos e , asim, o nico mtodo que fornece resultados satisfatrios para suspenses coloidais, que apresentam rpidas mudanas na tenso superficial. Outra vantagem do mtodo do anel a eliminao de clculos matemticos para a obteno da tenso superficial, que pode ser lida diretamente na escala do instrumento.

DESCRIO DO INSTRUMENTOO tensimetro DuNouy (figura 1) uma balana de toro. Utiliza um fino fio de toro para aplicar a fora necessria para remover um anel de platina da superfcie do lquido a ser testado. O fio de toro fixado por um grampo (K) em uma das extremidades e por uma cabea giratria acoplada escala (S) na outra extremidade. A escala graduada possui 90 divises, cada diviso correspondendo a 1 dina. O sistema de braos da balana deste modelo de tensimetro construido na forma de um paralelograma articulado, tendo um brao vertical (P) e dois braos horizontais. Esta estrutura confere estabilidade ao sistema, mantendo o anel alinhado durante medidas de tenso interfacial entre gua e lquidos mais densos que a gua, nas quais o anel deve ser movido de cima para baixo durante a medida. Tensimetros nos quais o anel simplesmente suspenso no extremo do brao horizontal de uma balana de toro simples, no permitem este tipo de medida. O comprimento dos dois braos horizontais pode ser ajustado independentemente atravs de parafusos, permitindo que o instrumento seja adaptado para leituras diretas. Uma garra (x) cuja abertura controlada pelo parafuso (N) permite a fixao do sistema de braos para a colocao ou retirada do anel. O anel fixado na extremidade inferior do brao vertical. PRECAUO: No aumente a tenso sobre o fio alm de 90 dinas/cm, pois o fio de toro poder romper-se. Preso ao brao vertical, existe um indicador da posio de equilbrio da balana de toro, o ponteiro (I), que deve ser mantido alinhado com a linha horizontal de referncia gravada no espelho durante as medidas. A funo do espelho evitar erro de paralaxe. O frasco com a amostra deve ser colocado sobre a plataforma (T), cuja altura pode ser regulada. O suporte da plataforma apoiado sobre um batente com parafuso que permite que se possa girar a plataforma sem se modificar sua altura. A plataforma pode ser fixada apertando-se o parafuso que fica na parte posterior do seu suporte. Durante a medida, para manter o ponteiro indicador da posio de equilbrio alinhado medida que se aumenta a toro no fio, a plataforma pode ser suavemente abaixada movendo-se o parafuso (B).

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A B C D E F G I J K

Parafuso de tooro do fio Parafuso de ajuste da altura da plataforma fixador da escala Batentes ajustveis Contra peso Parafuso de ajuste fino do zero da escala Parafusos de ajuste do comprimento dos braos horizontais Ponteiro indicador da posio de equilbrio Parafuso de fixao do fio de toro Grampo traseiro

L M N P S T V X Y

Parafuso do ajuste do nvel Brao horizontal de toro Parafuso para abrir e fechar o grampo do brao vertical Brao vertical Escala Plataforma da amostra Vernier Grampo do brao vertical Cobertura do fio de toro

Figura 1: Tensimetro DuNouy de brao articulado.

CALIBRAO DO INSTRUMENTO

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Prenda o brao vertical (P) girando o parafuso(N). Retire o anel de platina de sua embalagem sem tocar no anel, segurando-o pelo seu suporte. Se necessrio, limpe o anel aquecendo-o momentaneamente na zona oxidante da chama de um bico de gs. Aquea somente a poro do anel que ser imersa no lquido. Evite superaquecer o anel. Insira o suporte do anel na parte inferior do brao vertical do tensimetro. Liberte o brao do tensimetro girando o parafuso (N) e abra os batentes ajustveis (D) permitindo que o brao do tensimetro possa mover-se livremente para cima e para baixo. Coloque um pequeno pedao de papel sobre o anel para servir como uma plataforma. Girando o parafuso (A), faa com que o ponteiro (I) e sua imagem de espelho coincida com a linha de referncia gravada no espelho. Solte o parafuso fixador da escala (C) e gire a escala at que o zero da escala coincida com o zero do vernier. Sobre o pedao de papel no anel, coloque uma massa previamente pesada cuja massa deve estar entre 500 e 800 mg. Gire o parafuso (A) at que o ponteiro (I) coincida com a linha de referncia gravada no espelho. Anote o valor lido na escala com preciso de 0,1 dina/cm, usando o vernier. Calcule a tenso superficial correspondente massa utilizada na plataforma atravs da equao (1) :

P=

Mg 2L

(1)

onde: M=massa colocada na plataforma, em grama L=circunferncia do anel,em cm (escrita na embalagem do anel) g=acelerao da gravidade (979,3 cm/s2, em florianpolis) Como exemplo, suponha que uma massa de 800 mg foi usada, e a circunferncia do anel seja 6,00 cm. Ento,

P=

0,8x979, 3 = 65, 286 dina / cm 2x6,00

Se o valor lido na escala for maior que o valor calculado por 0,25 dina/cm ou mais, o brao horizontal do tensimetro precisa ser encurtado. Se o valor lido na escala for menor que o calculado por 0,25 dina/cm ou mais, o brao precisa ser aumentado. Para mudar o comprimento do brao do tensimetro, remova a cobertura do fio de toro (Y) e ajuste os parafusos (G). Gire (G) no sentido horrio para encurtar os braos e no sentido anti-horrio, para aument-los. Uma volta completa de 360 equivalente a uma mudana de aproximadamente 3 dina/cm. Diminua ou aumente o comprimento dos dois braos horizontais simultaneamente, mantendo tambm o brao vertical, axatamente na posio vertical. Repita o procedimento de calibrao at que o valor lido na escala concorde com o valor calculado; remova a massa que est sobre a plataforma do anel e zere novamente a escala(com o pedao de papel sobre o anel) cada vez que o comprimento do brao for alterado. Depois que o tensimetro for corretamente calibrado, cada unidade da escala representa uma tenso superficial ou interfacial de exatamente 1 dina/cm. Aps completar a calibrao, remova o pedao de papel que est sobre o anel e reajuste o zero da escala: gire o parafuso (A) at que o ponteiro (I) e sua imagem de espelho coincidam com a linha de referncia gravada no espelho; solte o parafuso fixador da escala (C) e gire a escala at que seu zero coincida com o zero do vernier; fixe novamente a escala, apertando o parafuso (C). Recoloque a cobertura do fio de toro e o tensimetro estar pronto para uso.

OPERAO

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LIMPEZA Por ser uma propriedade superficial, a tenso superficial e interfacial so extremamente sensveis presena de impurezas, uma vez que o volume da superfcie extremamente pequeno. Por isso, a limpeza do anel e dos frascos utilizados de mxima importncia. O procedimento de limpeza recomendado aps leos isolantes ou outros leos terem sido testados o seguinte: limpe todos os frascos de vidro (inclusive as cubas onde as amostras so colocadas para se fazer a medida) removendo qualquer resduo de leo com tolueno ou ter de petrleo seguido de vrios enxagues com metil etil cetona e gua. Em seguida coloque soluo sulfocrmica ligeiranebte aquecida nos frascos. Enxague vrias vezes com gua morna e em seguida com gua destilada. Enxague o anel de platina com ter de petrleo ou tolueno e em seguida com metil etil cetona. A seguir, aquea o anel na zona oxidante da chama de um bico de gs. Aquea somente a poro do anel que ser imersa no lquido e evite superaquecimento. LIMPE E SEQUE O ANEL ENTRE DUAS MEDIDAS. Quando solues aquosas so medidas, em geral, enxaguar bem o anel e os frascos com gua destilada sufuciente. Quando usar detergente, lembre-se de enxaguar bem os frascos com gua, pois detergentes so poderosos agentes tensoativos. MEDIDA DE TENSO SUPERFICIAL O valor lido na escala no ponto de desprendimento a fora exercida pela superfcie do lquido sobre o anel, ou seja, a tenso superficial aparente P. A tenso superficial (T) obtida multiplicando P pelo fator de correo F obtido na figura 4.

T=P . FInstale o anel no tensimetro. Coloque o lquido cuja tenso superficial ser medida em um frasco limpo cujo dimetro no deve ser inferior a 4,5 cm. Coloque o frasco na plataforma do tensimetro. Com o parafuso (B) na sua posio mais elevada, suspenda a plataforma at que o anel esteja imerso cerca de 5 mm dentro do lquido. Abaixe a plataforma girando o parafuso (B) at que o anel toque a superfcie do lquido, centrado com relao parede do frasco. Aumente a tenso no fio de toro usando o parafuso (A) at que o ndice coincida com o zero do espelho. Aumente a toro no fio e simultaneamente abaixe a plataforma, mantendo o ponteiro sempre coincidindo com o zero do espelho at que o anel se desprenda da superfcie distendida do lquido. MEDIDA DE TENSO INTERFACIAL ENTRE DOIS LQUIDOS a) gua e um lquido menos denso que a gua Para fazer uma medida na interface entre gua e um lquido menos denso que a gua, coloque um frasco contendo apenas gua na plataforma. Suspenda a plataforma at que o anel fique imerso cerca de 5 mm dentro do lquido. Coloque o segundo lquido cuidadosamente sobre a superfcie da gua at que a coluna do lquido tenha uma altura entre 5 e 10 mm. A quantidade do segundo lquido deve ser suficiente para evitar que o anel atinja a superfcie superior (interface lquido-ar) antes que o filme lquido da interface se rompa, e isto depende do lquido que est sendo testado. Ajuste a posio da plataforma de maneira que o anel permanea na interface e o ndice do brao vertical do tensimetro coincida com o zero do

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espelho. Simultaneamente, aumente a toro no fio e abaixe a plataforma (girando o parafuso B), mantendo o ponteiro na posio de equilbrio at que o anel rompa o filme interfacial. O valor lido na escala no ponto de rompimento a tenso interfacial aparente P. b) gua e um lquido mais denso que a gua Coloque o lquido mais denso no frasco de amostra at que a coluna de lquido atinja uma profundidade de no mnimo 10 mm. A seguir, coloque sobre o lquido mais denso uma coluna de gua de cerca de 5 mm de profundidade. Suspenda a plataforma com o frasco de amostra at que o anel fique imerso na gua, na interface entre os dois lquidos, e o ponteiro indicador da posio de equilbrio coincida com o zero do espelho. Aumente a toro no fio no sentido de forar o anel a se mover para baixo (sentido contrrio ao utilizado na medida de tenso superficial) e simultaneamente, eleve a platafora girando o parafuso (B), mantendo o ponteiro (I) na posio de equilbrio. O valor lido na escala na posio de rompimento do filme interfacial a tenso interfacial aparente P.

FATOR DE CORREOO valor lido na escala do tensimetro uma tenso superficial ou interfacial aparente, e pode diferir do valor verdadeiro at cerca de 30 %, embora para a maioria das medidas a diferena provavelmente menor que 5 %. Para obter o valor verdadeiro da tenso superficial, necessrio corrigir a tenso superficial aparente P. As razes para se fazer as correes e os mtodos para se obter o fator de correo sero discutidos a seguir. Nas medidas de tenso superficial, o anel de platina colocado na superfcie do lquido. Durante a medida, a elevao do anel causa o arraste de um filme lquido, como mostrado na figura 2. Observe que existe duas superfcies neste filme, uma interna e outra externa ao anel.

Figura 2: Distenso do filme superficial durante a medida de tenso superficial.

Figura 3: Condio do filme superficial no ponto de rompimento.

medida que o anel erguido, a deformao da superfcie lquida aumenta (como mostra a figura 2) at que o filme se rompa, ao longo da linha de ruptura (linha tracejada, figura 3). A fora necessria para puxar o anel para fora da superfcie igual ao peso do anel w mais a fora que puxa o anel para baixo, devido tenso superficial. Levando em considerao as duas superfcies do filme lquido (a interna e a externa ao anel), podemos ver que a fora total f que puxa o anel para baixo devido tenso superficial dada pela equao

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f = 2LT

(2)

onde L a circunferncia mdia do anel (mdia entre a interna e a externa) e T a tenso superficial. Isolando T na equao 2, obtemos:

T=

f 2L

(3)

Para a calibrao do tensimetro, a fora f foi substituida pelo produto da acelerao da gravidade g agindo sobre uma massa conhecida M , portato, Mg = 2LT, ou

T=

Mg 2L

(4)

At este ponto, certos fatos que podem levar a erros srios foram ignorados. A figura 3 mostra que a superfcie do lquido no puxada para baixo exatamente na direo vertical. Desde que apenas a componente vertical da fora medida, o valor verdadeiro de F menor que aquele dado pela equao (2). Existe, entretanto, outro fator que tende a produzir um erro de sinal oposto. A presso no topo do anel a atmosfrica, enquanto que a presso no fundo do anel a atmosfrica menos hDg , onde h a profundidade correspondente parte inferior do anel, D a densidade do lquido e g a acelerao da gravidade. Este fator tende a fazer F maior que o calculado pela equao (2). Embora estes erros sejam de sinais opostos, em geral eles no se cancelam e a equao (3) precisa ser modificada para incluir o fator de correo F que multiplica a tenso superficial aparente P (T=P F) f T= F = PF 2L onde o fator de correo F depende da circunferncia do anel, do dimetro do fio utilizado para confeccionar o anel, do empuxo total sobre o anel e da densidade do lquido. Zuidema e Waters1 publicaram uma equao que leva em considerao todos estes fatores. Utilizando esta equao foi possvel construir grficos que facilitam a determinao do fator de correo F (figura 4). Para utilizar estas curvas necessrio conhecer a razo R/r, o valor de P(tenso superficial aparente) , o valor de D e o valor de d onde R= r= D= d= raio do anel raio do fio utilizado na construo do anel densidade do lquido usado na medida da tenso superficial ou densidade do lquido inferior usado na medida de tenso interfacial. densidade do ar saturado com vapor dgua nas medidas de tenso superficial ou densidade do lquido superior usado na medida de tenso interfacial.

No caso de medidas de tenso superficial, a densidade do ar muito pequena comparada com a densidade de lquidos, e pode ser desprezada. Assim, para determinar o valor do fator de correo F, divida o valor de P pela diferena D-d e utilize o resultado para obter F atravs da figura 4.

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1,3

1,2

Fator de correo F

1,1

1,0

0,9

R/r=60 R/r=50 R/r=40

0,8

0,7 0 100 200 300 400 500 600 700

P/(D-d)

Figura 4: Fator de correo para medidas de tenso superficial e interfacial para o caso do movimento ascendente do anel, em funo de P/(D-d). T = P . F

Fator de correo para o mtodo no qual o anel se move para baixo (figura 5). O fator de correo F dado por F = S / P , onde S a tenso superficial medida pelo mtodo do capilar e P a tenso superficial aparente medida pelo mtodo do anel. O fator de correo devido a dois efeitos. O primeiro, a falta de verticalidade do filme lquido arrastado pelo anel semelhante ao mtodo no qual o anel faz um movimento ascendente. O segundo, devido presso hidrosttica. Aqui, ao contrrio do mtodo ascendente, a presso na parte inferior do anel a presso atmosfrica mais h D g. O desbalanceamento das foras tende a fazer P menor que S. No caso do mtodo no qual o anel faz um movimento ascendente, esta diferena reduz a fora requerida. O resultado que este efeito compensa o primeiro efeito e o fator de correo decresce. No caso em que o anel empurrado para baixo, esta diferena aumenta a fora requerida e o fator de correo aumenta.

PROCEDIMENTOTermostatize todas as amostras a 20 C. 1. Determine a concentrao micelar crtica (CMC) de um detergente (CTAB - brometo de cetil trimetil amnio) ou SDS (dodecil sulfato de sdio) ). Prepare solues aquosas do detergente na faixa de concentrao de 1x10-4 mol/L a 50x10-4 mol/L. Mea a tenso superficial de cada uma a 20C. Faa um grfico de tenso superficial versus concentrao e determine a CMC do detergente.

A solubilidade do detergente varia rapidamente a partir de uma determinada temperatura chamada temperatura de Kaftt, que pode estar perto da temperatura

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ambiente no inverno. Antes de usar a soluo, verifique se no h precipitado no frasco. Caso haja, aquea a soluo at 20oC. Use somente um balo volumtrico e uma pipeta. Inicie medindo a tenso superficial da soluo mais concentrada (soluo estoque). Transfira para uma pipeta graduada a soluo que estava na cuba e transfira para um balo volumtrico o volume necessrio para preparar a prxima diluio. Enxge a cuba com gua corrente e depois com gua deionizada. Depois de preparada a diluio, transfira a soluo para a cuba de medida e mea a tenso superficial. Enxaguar com gua destilada o balo e a pipeta, deixar escorrer e repetir a operao. Medir a tenso superficial nas seguintes concentraes: Soluo A: (30, 20, 15, 10, 8, 6, 4, 2, 1) x 10-4 Soluo B: (20, 16, 14, 12, 10, 8, 6, 4, 2) x 10-32. Mea a tenso interfacial entre gua e um lquido menos denso que a gua, n-hexano, por exemplo, a 20C. 3. Mea a tenso interfacial entre gua e um lquido mais denso que a gua, clorofrmio, por exemplo.

1,30

1,25

Fator de correo F

1,20

1,15

1,10

1,05 0 100 200 300 400 500 600

P/(D-d)Figura 5:Fator de correo para medidas de tenso superficial e interfacial para o caso do movimento descendente do anel, em funo de P/(D-d). Circunferncia do anel: 6 cm. BIBLIOGRAFIA: 1. Shaw, D. J. ; Introduo Qumica dos Colides e de Superfcies. Editora Edgard Blucher, captulo 4.