Diapositivas Interfases

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Diapositivas Interfases

  1. 1. Fenómenos de interfase Interfases líquido/gas y líquido/líquido <ul><li>OBJETIVO </li></ul><ul><li>Relacionar los conceptos básicos de los fenómenos interfase, a través de las características de los mismos. </li></ul>
  2. 2. Fenómenos de Interfase Interfases líquido/gas y líquido/líquido
  3. 3. Fenómenos de interfase Interfases líquido/gas y líquido/líquido
  4. 4. Fenómenos de interfase Interfases líquido/gas y líquido/líquido
  5. 5. Fenómenos de interfase Interfases líquido/gas y líquido/líquido <ul><li>Investigar diversas definiciones de los términos básicos de los fenómenos de interfase. </li></ul><ul><li>Fase –Superficie-Interfase-Interface </li></ul><ul><li>Phase-Surface -Interphase-Interface </li></ul><ul><li>(Se trabaja individual y después por equipo). </li></ul>ACTIVIDAD 1
  6. 6. Fenómenos de interfase Interfases líquido/gas y líquido/líquido <ul><li>ACTIVIDAD 2 (continua) </li></ul><ul><li>DICCIONARIO DE LA LENGUA ESPAÑOLA </li></ul><ul><li>http://www.rae.es/ </li></ul><ul><li>SUPERFICIE (del lat. superficĭes). </li></ul><ul><li>Límite o término de un cuerpo, que lo separa y distingue de lo que no es él. </li></ul><ul><li>Fís. Magnitud que expresa la extensión de un cuerpo en dos dimensiones, largo y ancho. Su unidad en el Sistema Internacional es el metro cuadrado (m2). </li></ul><ul><li>FASE (del gr. φ  σις, manifestación). </li></ul><ul><li>f. Fís. y Quím. Cada una de las partes homogéneas físicamente separables en un sistema formado por uno o varios componentes. </li></ul>
  7. 7. Fenómenos de interfase Interfases líquido/gas y líquido/líquido <ul><li>continuación </li></ul><ul><li>IUPAC Compendium of Chemical Terminology 2nd Edition (1997) </li></ul><ul><li>http://www.iupac.org/publications/compendium/index.html </li></ul><ul><li>SURFACE. The boundary between two phases. </li></ul><ul><li>INTERFACE. The plane ideally marking the boundary between two phases. </li></ul><ul><li>INTERPHASE. See interfacial layer </li></ul><ul><li>INTERFACIAL LAYER. The inhomogeneous space region intermediate between two bulk phases in contact, and where properties are significantly different from, but related to, the properties of the bulk phases. Examples of such properties are: compositions, molecular density, orientation or conformation, charge density, pressure tensor, electron density, etc </li></ul><ul><li>PHASE. An entity of a material system which is uniform in chemical composition and physical state. </li></ul>
  8. 8. Fenómenos de interfase Interfases líquido/gas y líquido/líquido
  9. 9. Fenómenos de interfase Interfases líquido/gas y líquido/líquido <ul><li>Tipos de Interfases: </li></ul><ul><li>Líquido- Líquido </li></ul><ul><li>Líquido-Vapor o gas </li></ul><ul><li>Sólido- Gas </li></ul><ul><li>Sólido- Líquido </li></ul><ul><li>Sólido- Sólido </li></ul>
  10. 10. Fenómenos de interfase Interfases líquido/gas y líquido/líquido
  11. 11. Fenómenos de interfase Interfases líquido/gas y líquido/líquido
  12. 12. Fenómenos de interfase Interfases líquido/gas y líquido/líquido <ul><li>Energía libre de superficie o energía libre de superficie en exceso(  ,  ): Energía que las moléculas posen en virtud de encontrarse en la superficie o trabajo requerido para aumentar la superficie . </li></ul>
  13. 13. Fenómenos de interfase Interfases líquido/gas y líquido/líquido <ul><li>Energía libre de superficie o energía libre de superficie en exceso(  ,  ): Energía que las moléculas posen en virtud de encontrarse en la superficie o trabajo requerido para aumentar la superficie . </li></ul>
  14. 14. Fenómenos de interfase Interfases líquido/gas y líquido/líquido
  15. 15. Fenómenos de interfase Interfases líquido/gas y líquido/líquido
  16. 16. Fenómenos de interfase Interfases líquido/gas y líquido/líquido <ul><li>http://www-groups.dcs.st-and.ac.uk/~history/PictDisplay/Segner.html </li></ul><ul><li> </li></ul><ul><li>Johann Andreas von Segner </li></ul><ul><li>9 Oct 1704 Pozsony, Hungary (Bratislava, Eslovakia) </li></ul><ul><li>5 Oct 1777 in Halle, Prussia (Germany) </li></ul><ul><li>En 1751 introdujo el concepto de tension superficial en los líquidos, </li></ul><ul><li>debida a apequeñas e imperceptibles fuerzas de atracción. </li></ul><ul><li>Analogía: membrana elástica extendida </li></ul><ul><li>Propiedad de un líquido que permite actuar como </li></ul><ul><li>una membrana elástica extendida </li></ul><ul><li>Intentó, sin éxito, describir matemáticamente </li></ul><ul><li>la acción capilarcapillary action. </li></ul>
  17. 17. Fenómenos de interfase Interfases líquido/gas y líquido/líquido <ul><li>Tensión Superficial (  ,  ): . fuerza que actúa en dirección perpendicular a la superficie (Adamson, A. W.; Gast, A. P. Physical Chemistry of Surfaces, 6th edition;Wiley-Interscience: New York, 1997). </li></ul>
  18. 18. Fenómenos de interfase Interfases líquido/gas y líquido/líquido <ul><li>Datos de tensión superficial (  en mN/m) a 20  C </li></ul>17.06 Éter Etílico 22.32 Etanol 22.55 Metanol 26.75 Tetracloruro de carbono 28.88 Benceno 63.3 Glicerol 72.58 Agua  en mN/m Líquido
  19. 19. Fenómenos de interfase Interfases líquido/gas y líquido/líquido <ul><li>ACTIVIDAD 3. </li></ul><ul><li>Selecciona un experimento que ilustre el fenómeno de tensión superficial. </li></ul><ul><li>El objetivo de esta actividad es ayudarle al alumno a identificar un motivo para estudiar los fenómenos superficiales. </li></ul><ul><li>(Se trabaja primero de forma individual, después en parejas, luego en equipos para que al final se discuta en grupo). </li></ul>
  20. 20. Fenómenos de interfase 2. Interfases líquido/gas y líquido/líquido <ul><li>ACTIVIDAD 3 (continua) </li></ul><ul><li>http://www.physics.ncsu.edu/pira/2fluid/2A10.html </li></ul><ul><li>http://www.funsci.com/fun3_en/exper2/exper2.htm </li></ul><ul><li>sliding wire floating metals lycopodium powder </li></ul>
  21. 21. Fenómenos de interfase 2. Interfases líquido/gas y líquido/líquido <ul><li>ACTIVIDAD 3 (continua) pull on the ring </li></ul>
  22. 22. Fenómenos de interfase Interfases líquido/gas y líquido/líquido <ul><li>Energía libre de interfase o energía libre de interfase en exceso. </li></ul>
  23. 23. Fenómenos de interfase I nterfases líquido/gas y líquido/líquido <ul><li>Ángulo de contacto </li></ul>
  24. 24. Fenómenos de interfase Interfases líquido/gas y líquido/líquido <ul><li>Ángulo de contacto : porción formada por el plano de la pared y un plano tangente a la superficie entre los fluidos en algún punto sobre la línea de contacto de las fases. </li></ul><ul><li>Ángulo de contacto : porción formada por el plano de la pared y un plano tangente a la superficie. </li></ul>
  25. 25. Fenómenos de interfase Interfases líquido/gas y líquido/líquido
  26. 26. Fenómenos de interfase Interfases líquido/gas y líquido/líquido <ul><li>Mojado : </li></ul><ul><li>Desplazamiento de un fluido sobre la superficie (líquido o sólida) </li></ul><ul><li>http://www.citt.ufl.edu/team/sepulveda/index.htm </li></ul>
  27. 27. Fenómenos de interfase Interfases líquido/gas y líquido/líquido <ul><li>Angulo de contacto del agua sobre una gabardina </li></ul>Ángulo de contacto y mojado 90 o < Θ ≤180 o 0 o < Θ ≤ 90 o Θ = 0 o Nulo Parcial Total MOJADO
  28. 28. Fenómenos de interfase Interfases líquido/gas y líquido/líquido Formación de meniscos
  29. 29. Fenómenos de interfase Interfases líquido/gas y líquido/líquido <ul><li>¿Qué le pasa al tamaño de la burbujas, cuando se abre lentemente la llave de paso? </li></ul><ul><li>Nota: se sugiere trabajar en parejas </li></ul>Ecuación de Young-Laplace
  30. 30. Fenómenos de superficie 2. Interfases líquido/gas y líquido/líquido <ul><li>ACTIVIDAD 4. </li></ul><ul><li>Predice-observa-explica POE el experimento de la guerra de fuerzas. </li></ul><ul><li>El objetivo de esta actividad es promover las capacidades de predecir, observar y explicar un fenómeno superficial (Empezar e explicitar primeros modelos). </li></ul><ul><li>(Se trabaja primero de forma individual, después en parejas, luego en equipos para que al final se discuta en grupo). </li></ul>
  31. 31. Fenómenos de superficie 2. Interfases líquido/gas y líquido/líquido <ul><li>Métodos: </li></ul><ul><li>Estáticos </li></ul><ul><li>Semi-estáticos </li></ul><ul><li>Dinámicos </li></ul>
  32. 32. Fenómenos de superficie 2. Interfases líquido/gas y líquido/líquido <ul><li>Método del anillo de Du Noüy , se basa en medir la fuerza necesaria para desprender un anillo de la superficie de un líquido. </li></ul>
  33. 33. Fenómenos de superficie 2. Interfases líquido/gas y líquido/líquido
  34. 34. Fenómenos de superficie 2. Interfases líquido/gas y líquido/líquido <ul><li>El método del peso de la gota , se basa en formar gotas de un líquido del extremo final de un tubo. </li></ul>Ley de Tate 1864): W=2  r 
  35. 35. Fenómenos de superficie 2. Interfases líquido/gas y líquido/líquido
  36. 36. Fenómenos de superficie 2. Interfases líquido/gas y líquido/líquido
  37. 37. Fenómenos de superficie 2. Interfases líquido/gas y líquido/líquido Mojado y Ángulo de contacto. <ul><li>ACTIVIDAD 1. </li></ul><ul><li>Seleccionar diferentes superficies sólidas, colocar gotas de diferentes líquidos sobre ellas y observar si estos mojan o no mojan . </li></ul><ul><li>(Se trabaja en equipos). </li></ul><ul><li>Discutir en base a nuestro propio modelo por que algunos líquidos mojan y otros no. </li></ul><ul><li>(Se trabaja en grupo). </li></ul>
  38. 38. Fenómenos de superficie 2. Interfases líquido/gas y líquido/líquido Ecuación de Young-Laplace                             
  39. 39. Fenómenos de superficie 2. Interfases líquido/gas y líquido/líquido
  40. 40. Fenómenos de superficie 2. Interfases líquido/gas y líquido/líquido
  41. 41. Fenómenos de superficie 2. Interfases líquido/gas y líquido/líquido
  42. 42. Fenómenos de superficie 2. Interfases líquido/gas y líquido/líquido
  43. 43. Fenómenos de superficie 2. Interfases líquido/gas y líquido/líquido
  44. 44. Fenómenos de superficie 2. Interfases líquido/gas y líquido/líquido
  45. 45. Fenómenos de superficie 2. Interfases líquido/gas y líquido/líquido <ul><li>Anfifílo: es una molécula cuya estructura contiene segmentos polares y no polares (Winsor, 1948) </li></ul>
  46. 46. Fenómenos de superficie 2. Interfases líquido/gas y líquido/líquido
  47. 47. Fenómenos de superficie 2. Interfases líquido/gas y líquido/líquido
  48. 48. Fenómenos de superficie 2. Interfases líquido/gas y líquido/líquido
  49. 49. Fenómenos de superficie 2. Interfases líquido/gas y líquido/líquido
  50. 50. Fenómenos de superficie 2. Interfases líquido/gas y líquido/líquido
  51. 51. Fenómenos de superficie 2. Interfases líquido/gas y líquido/líquido
  52. 52. Fenómenos de superficie 2. Interfases líquido/gas y líquido/líquido <ul><li>Tensoactivo (Agente de actividad superficial, Snell) molécula anfifílica con una parte hidrofóbica que corresponde al menos a una cadena alquílica lineal de ocho átomos de carbono. Es un anfifílo que se concentra principalmente en las interfase y reduce drásticamente la tensión superficial (IUPAC, 1988). </li></ul>
  53. 53. Fenómenos de superficie 2. Interfases líquido/gas y líquido/líquido <ul><li>Micela (del latín micella=objeto pequeño McBain, 1913) son agregados de tensoactivo que se forman espontaneamente a condiciones adecuadas de composición temperatura. </li></ul>
  54. 55. Fenómenos de superficie 2. Interfases líquido/gas y líquido/líquido <ul><li>Adsorción : Concentración de moléculas de una sustancia en la superficie o interfase. </li></ul>
  55. 56. Fenómenos de superficie 2. Interfases líquido/gas y líquido/líquido Ecuación de Adsorción de Gibbs
  56. 57. Fenómenos de superficie 2. Interfases líquido/gas y líquido/líquido Sistema Binario [1]-Solvente [2]-Soluto
  57. 58. Fenómenos de superficie 2. Interfases líquido/gas y líquido/líquido
  58. 59. Fenómenos de superficie 2. Interfases líquido/gas y líquido/líquido
  59. 60. Fenómenos de superficie 2. Interfases líquido/gas y líquido/líquido
  60. 61. Fenómenos de superficie 2. Interfases líquido/gas y líquido/líquido Gas Ideal Bidimensional
  61. 62. Fenómenos de superficie 2. Interfases líquido/gas y líquido/líquido Ecuación de Volmer

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