El documento describe el funcionamiento de la balanza de Langmuir y la isoterma de Gibbs. La balanza de Langmuir mide la presión superficial de una monocapa insoluble variando el área superficial a través de barreras. Esto permite determinar la tensión superficial mediante el método de Wilhelmy. La isoterma de Gibbs relaciona la concentración de la superficie con la concentración en la disolución para estudiar cómo los solutos afectan la tensión superficial.

1. Ramírez
Naranjo
José
Pablo
Fisicoquímica
de
Interfases
Tarea
03
Balanza
de
Langmuir,
Isoterma
de
Gibbs.
Balanza
de
Langmuir.
Antes
de
comenzar
a
hablar
acerca
de
la
balanza
de
Langmuir,
hemos
de
comenzar
a
hablar
acerca
de
monocapas
insolubles,
estas
pueden
ser
formadas
cuando
una
sustancia
anfifílica
insoluble
en
agua
o
algún
otro
líquido
se
distribuye
mediante
un
solvente
volátil
para
formar
una
monocapa
insoluble
en
la
interfase
aire-­‐agua,
dichas
monocapas
reciben
el
nombre
de
película
de
Lagmuir,
en
este
caso
se
considera
que
todas
las
moléculas
están
concentradas
en
una
capa
de
espesor
de
una
molécula
en
la
interfase.
Cuando
por
medio
de
un
sistema
de
barreras
se
reduce
el
área
superficial,
las
moléculas
de
la
sustancia
anfifílica
comienzan
a
ejercer
cierta
fuerza
de
repulsión
entre
ellas,
entonces
ocurre
que
un
efecto
similar
a
la
presión
llamada
presión
superficial,
cuya
definición
es.
€
Π = γ0 −γ
Donde
γ
es
la
tensión
superficial
con
presencia
de
monocapa
y
γ0
la
tensión
superficial
de
la
substancia
pura.
La
balanza
de
Langmuir
consiste
en
una
especie
de
tina
que
contiene
una
subfase
(que
puede
ser
agua),
el
material
del
que
generalmente
se
fabrica
es
de
teflón
con
el
fin
de
evitar
derrames
o
fugas
por
los
bordes,
dicha
tina
se
controla
térmicamente
por
agua
que
circula
en
canales
colocados
debajo
de
la
tina
de
teflón.
Se
puede
hacer
variar
el
área
superficial
haciendo
un
barrido
de
las
barreas
sobre
la
superficie
de
la
tina.
La
tensión
superficial
se
mide
después
por
el
método
de
Wilhelmy.
Dicho
método
consiste
de
una
plato,
parcialmente
sumergido,
en
un
líquido
conectado
a
una
electro-­‐balanza.
Dicho
puede
estar
fabricado
de
platino
o
incluso
papel
filtro.
El
plato
detecta
la
fuerza
hacia
abajo
ejercida
por
el
menisco
del
líquido
que
humedece
a
dicho
plato.
Entonces
la
tensión
superficial
se
calcula
como
sigue.
€
F = mpg( )+ 2 tp + wp( )γLV cosθ − ρlVpg
donde
mp
es
la
masa
del
plato,
g
es
la
aceleración
gravitacional,
mp
es
el
largo
del
plato,
wp
es
el
ancho
del
plato,
γLV
es
la
tensión
superficial
de
líquido,
θ
es
el
ángulo
de
contacto,
ρl
es
la
densidad
del
líquido
y
Vp
es
el
volumen
de
la
porción
del
plato
que
esta
sumergida.
Entonces
en
realidad
lo
que
hace
para
medir
la
presión
superficial
es
repetir
este
método
en
una
superficie
limpia,
y
alguna
con
monocapa
presente.
Representado
en
la
siguiente
ecuación.
€
Π = −Δγ = −
ΔF
2
tp + wp( )
⎡
⎣⎢
⎤
⎦⎥ =
−ΔF
2wp

2. Ramírez
Naranjo
José
Pablo
Fisicoquímica
de
Interfases
Tarea
03
Figura 1.- Esquema de la balanza de Langmuir
Isoterma
de
Gibbs.
Anteriormente
hemos
estudiado
como
la
temperatura
influye
en
la
tensión
superficial,
mas
aún
no
hemos
comentado
como
es
que
influye
sobre
ella
la
concentración
de
algún
soluto
presente
en
el
líquido
que
se
desea
estudiar.
Los
solutos
puede
tener
variados
efectos
en
tensión
superficial
sin
embargo
dicho
efecto
esta
en
función
de
la
estructura
del
soluto
en
cuestión,
los
efectos,
pueden
variar
desde
casi
mínimos
o
nulos
o
llegar
a
incrementar
la
tensión
superficial
como
en
el
caso
de
las
sales
inorgánicas,
reducir
la
tensión
superficial
progresivamente
de
la
forma
que
sucede
al
agregar
algún
alcohol
hasta
incluso
reducir
la
tensión
superficial,
hasta
un
mínimo,
después
del
cual
el
agregar
mas
soluto
no
afecta
mas
la
tensión
superficial
como
se
da
con
los
tensoactivos.
Sin
embargo
hay
algo
que
complica
la
observación
de
este
efecto,
y
es
que
un
soluto
puede
existir
en
diferentes
concentraciones
en
la
superficie
del
solvente
y
en
el
seno
de
la
disolución,
mas
esta
diferencia
(de
concentraciones)
varia
de
acuerdo
a
cada
combinación
de
soluto-­‐disolvente.
Es
por
ello
que
una
útil
herramienta
es
el
isoterma
de
Gibbs
que
se
expresa
mediante
la
siguiente
ecuación.
€
Γ = −
1
RT
∂γ
dlnC
⎛
⎝
⎜
⎞
⎠
⎟
T,P
donde
Γ
se
conoce
con
la
concentración
de
la
superficie
y
representa
el
exceso
de
soluto
por
unidad
de
área
en
la
superficie
sobre
la
cual
podría
estar
presente
si
la
concentración
en
el
seno
de
la
disolución
prevaleciera
hasta
la
superficie,
como
esta
referida
a
un
área
las
unidades
en
las
finales
de
Γ
son
mol
m-­‐2.
C
es
la
concentración
del
soluto
en
el
seno
de
la
disolución,
R
la
constante
universal
de
los
gases
y
T
le
temperatura.
De
la
ecuación
anterior
es
lógico
que
una
condición
sea
que
la
T
debe
de
permanecer
constante
puesto
como
vimos
anteriormente,
la
tensión
superficial
varia
en
función
de
T.
El
nombre
propiamente
por
el
conoce
a
la
ecuación
anterior
es
Isoterma
de
Adsorción
de
Gibbs
para
sistema
multicomponentes,
y
funciona
para
relacionar
%&'($)*$+($,&-%(,*$,.-/*$+.,$-./)*,0$1($234($*,$5.42/.+()($26/735(7*42*$8./$('&($9&*$
53/5&+($*4$5(4(+*,$5.+.5().,$)*-(:.$)*$+($234($)*$2*%+;40$<+$=/*($,&8*/%353(+$)*$+($234($$
$
$
$
$
$
$
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8/*E*43/$$5&(+9&3*/$%&'($)*$+($7.4.5(8($)*-(:.$)*$+($-(//*/(0$1($8/*,3;4$,&8*/%353(+$
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762.).$,*$73)*$+($%&*/@($)*-3)($($+($2*4,3;4$,&8*/%353(+$*4$+($8+(5($,&,8*4)3)($2(+$9&*$
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2*4,3;4$,&8*/%353(+$G7JK7$.$)34(,K57I$5.4$+($(C&)($)*$+(,$)37*4,3.4*,$)*$+($8+(5(0$
$
$
$
$
Barrera Barrera
Balanza con
Placa Wilhelmy
Superficie monocapa
Tina con subfase
Barrera Barrera
Balanza con
Placa Wilhelmy
Superficie monocapa
Tina con subfase

3. Ramírez
Naranjo
José
Pablo
Fisicoquímica
de
Interfases
Tarea
03
los
cambios
en
la
concentración
de
un
componente
en
contacto
con
una
superficie
con
cambios
en
la
tensión
superficial,
también
puede
expresar
de
la
siguiente
forma,
si
se
toma
en
termino
del
exceso
interfacial
como.
€
−dγ = Γ1dµ1 + Γ2dµ2
donde
γ
es
la
tensión
superficial,
Γ1
es
el
exceso
interfacial
del
componente
1,
y
µ1
es
el
potencial
química
del
componente
1.
¿Pero
porqué
el
nombre
de
isoterma
de
adsorción?,
Bueno
son
muchas
las
influencias
que
pueden
cambiar
cambios
en
la
composición
cercanía
de
las
capa
superficial,
sustancias
pueden
acumularse
cerca
o
en
el
interior
del
seno
de
la
disolución,
este
movimiento
es
lo
que
caracteriza
el
fenómeno
de
adsorción,
lo
cual
influye
en
la
tensión
superficial
y
la
estabilidad
de
los
coloides.
Las
capaz
de
adsorción
en
la
superficie
en
un
medio
de
dispersión
líquido
afectaran
las
interacciones
entre
partículas
dispersas
en
el
medio
y
es
por
ello
en
consecuencia
de
que
dichas
capaz,
afectan
la
estabilidad
coloidal.
La
adsorción
de
las
moléculas
de
la
fase
líquida
en
la
interfase
ocurre
cuando
esta
fase
esta
en
contacto
con
otra
fase
inmiscible
que
puede
ser
un
líquido
un
gas
o,
un
sólido.
Por
la
naturaleza
de
la
deducción
de
ecuación
del
isoterma
de
Gibbs
solo
puede
ser
aplicado
a
soluciones
ideales,
es
decir,
soluciones
que
están
realmente
diluidas
y
que
poseen
dos
componentes.
Figura 2.- Esquema del exceso interfacial, con una monocapa de anfífilo presente.
Bibliografía
http://en.wikipedia.org/wiki/Gibbs_isotherm
Consultado
el
Martes
16
de
Agosto
de
2011
a
las
11:45
AM
Exceso Interfacial ( ΓΓΓΓi ) (Gibbs - 1895)
!
"#
#
σ
=Γ
n moles de i en la interfase (s)
en exceso
A área de interfase
Composición especial!
"#$%&#"#$%&# !!
αααα
ββββ
!
σσσσ

4. Ramírez
Naranjo
José
Pablo
Fisicoquímica
de
Interfases
Tarea
03
http://en.wikipedia.org/wiki/Surface_tension
Consultado
el
Martes
16
de
Agosto
de
2011
a
las
10:35
AM
http://www.firp.ula.ve/archivos/cuadernos/S201A.pdf
Consultado
el
Martes
16
de
Agosto
de
2011
a
las
12:23
http://campus.usal.es/~licesio/Sistemas_Coloidales/SC_03.pdf
Consultado
el
Martes
16
de
Agosto
de
2011
a
las
12:52
PM
http://tesis.uson.mx/digital/tesis/docs/19884/Capitulo7.pdf
Consultado
el
Martes
16
de
Agosto
de
2011
a
las
12:58
PM
http://en.wikipedia.org/wiki/Langmuir-­‐Blodgett_trough#Balance
Consultado
el
Miércoles
17
de
Agosto
a
las
11:20
AM