tensiunea interfacială (γ) este forța netă pe unitate de lungime care se exercită pe suprafața de contact dintre o fază (solidă sau lichidă) și alta (solidă, lichidă sau gazoasă). Forța netă este verticală față de suprafața de contact și este îndreptată spre interiorul fazelor.
Când una dintre faze este un gaz, se numește de obicei tensiune de suprafata. Fazele în contact sunt nemiscibile, adică nu se pot dizolva împreună pentru a forma o soluție. Regiunea de contact dintre faze este o suprafață de separare geometrică numită interfață. Tensiunea interfațială se datorează forțelor intermoleculare prezente la interfață.
Tensiunea interfațială joacă un rol important în multe fenomene și procese interfaciale, cum ar fi producția de emulsie și producția de ulei..
Indice articol
Proprietățile interfeței nu sunt aceleași cu proprietățile din interiorul fazelor în contact, deoarece se manifestă diferite interacțiuni moleculare, deoarece în acea regiune există molecule care aparțin atât unei faze, cât și celeilalte..
Moleculele dintr-o fază interacționează cu moleculele vecine, care au proprietăți similare. În consecință, forța netă internă este zero, deoarece interacțiunile atractive și respingătoare sunt aceleași în toate direcțiile posibile..
Moleculele care se află la suprafața dintre cele două faze sunt înconjurate de molecule din aceeași fază, dar și de molecule vecine din cealaltă fază..
În acest caz, forța netă nu este zero și este direcționată spre interiorul fazei în care există cea mai mare interacțiune. Rezultatul este că starea energetică a moleculelor de la suprafață este mai mare decât starea energetică din fază.
Forța netă care acționează spre interior pe unitate de lungime de-a lungul interfeței este tensiunea interfacială. Datorită acestei forțe, moleculele tind în mod spontan să minimizeze energia, minimizând suprafața pentru fiecare unitate de volum..
Pentru a atrage o moleculă din interior către suprafață este necesar ca forțele care acționează asupra moleculei să depășească forța netă. Cu alte cuvinte, este necesar să se lucreze pentru a crește suprafața interfacială..
Cu cât este mai mare forța intermoleculară netă, cu atât este mai mare munca de făcut și cu atât este mai mare aportul de energie. Din acest motiv, tensiunea interfațială este, de asemenea, definită ca o funcție a muncii sau ca o funcție a energiei, așa cum se menționează mai jos:
Tensiunea interfațială este lucrarea necesară pentru a crea o zonă de unitate la interfață. În mod similar, tensiunea interfațială este definită ca energia liberă necesară pentru fiecare unitate de suprafață creată.
Ecuația tensiunii interfațiale în funcție de forța intermoleculară netă este:
γ = F / 2l [1]
F = Forța netă
l = lungimea interfeței
Numărul 2 care apare în ecuația [1] înseamnă că există două suprafețe, una pentru fiecare față a interfeței.
Tensiunea interfațială în funcție de lucrarea necesară pentru a genera o unitate de suprafață este exprimată prin următoarea ecuație:
γ = W / ΔA [Două]
W = Munca
ΔA = Creșterea suprafeței
Crearea zonei interfaciale este însoțită de o creștere a energiei libere de formare.
γ = ΔE/ΔA [3]
ΔE = Energia de formare a interfeței
Unitățile de tensiune interfațială din sistemul internațional sunt N / m sau Jouli / mDouă. Dyn / cm sau mN / m este, de asemenea, adesea folosit.
Unul dintre principalii factori care afectează tensiunea interfacială este temperatura. Pe măsură ce temperatura crește, forțele de interacțiune scad, ca o consecință a acesteia, și forța netă care contractă suprafața scade, provocând o scădere a tensiunii interfaciale..
Dacă temperatura continuă să crească, va veni un moment în care tensiunea interfațială va dispărea și nu va mai exista nicio suprafață de separare între faze. Temperatura la care dispare tensiunea interfațială se numește temperatura critică (tc).
Motivul pentru care tensiunea interfacială scade este că odată cu creșterea temperaturii, energia cinetică crește datorită creșterii mișcării termice a moleculelor..
Există diferite metode de măsurare experimentală a tensiunii interfaciale, dintre care cele mai potrivite pot fi alese în funcție de proprietățile caracteristice ale fazelor în contact și de condițiile experimentale..
Aceste metode includ metoda plăcii Wilhelmy, metoda inelului Du Nouy, metoda picăturii cu pandantiv și metoda picăturii rotative..
Acesta constă în măsurarea forței descendente exercitate de suprafața unei faze lichide pe o placă de aluminiu sau sticlă. Forța netă exercitată pe placă este egală cu greutatea plus forța de tracțiune. Greutatea plăcii este obținută printr-o microbalanță sensibilă la torsiune atașată plăcii de un dispozitiv.
În această metodă, se măsoară forța de a separa suprafața unui inel metalic de o suprafață lichidă, asigurându-se că înainte de măsurare, inelul este complet scufundat în lichid. Forța de separare este egală cu tensiunea interfacială și se măsoară folosind un balans de înaltă precizie.
Această metodă se bazează pe măsurarea deformării unei picături atârnate de un capilar. Picătura este menținută în echilibru în timp ce este suspendată, deoarece forța de întindere este egală cu greutatea picăturii.
Alungirea picăturii este proporțională cu greutatea picăturii. Metoda se bazează pe determinarea lungimii de alungire a picăturii datorită greutății sale.
Metoda căderii rotative este foarte utilă pentru măsurarea tensiunilor interfațiale foarte mici care se aplică procesului de producție a emulsiilor și microemulsiilor..
Acesta constă în plasarea unei picături de lichid mai puțin dens într-un tub capilar umplut cu un alt lichid. Picătura este supusă unei forțe centrifuge datorită unei mișcări de rotație, cu viteză mare, care alungă picătura pe axă și se opune forței de tracțiune.
Tensiunea interfacială se obține din dimensiunile formei geometrice a picăturii, fiind deformată și din viteza de rotație.
Nimeni nu a comentat acest articol încă.