tensión superficial

1. Procesos Superficiales
Unidad 5 Materia Condensada
Mauricio López
Presentado a:Gerardo Fonthal

2. Tensión superficial
• Fenómeno físico en el que la superficie del liquido actúa como
una membrana, en el interior del liquido la interacción molecular
se encuentra en equilibrio, en cambio en su exterior al no haber
mas moléculas afuera estas se atraen con mas fuerza formando
una fina barrera.
Las moléculas de un líquido se atraen entre sí, de ahí que el líquido esté “cohesionado”.
• Los jabones y disolventes disminuyen la tensión superficial esto
hace que se puedan lavar mejor las prendas además de disolver
grasas.
• De este modo, es la tensión superficial la que cierra una gota y es
capaz de sostenerla contra la gravedad mientras cuelga desde un
gotario. Ella explica también la formación de burbujas.

3. • La tensión superficial se define en general como la fuerza que hace la superficie dividida por la
longitud del perímetro de esa superficie. Por ejemplo:
• La tensión superficial ϒ también es la energía por unidad de área que se necesita para aumentar una
superficie
• Como la formación de una superficie requiere energía, los líquidos
minimizan su área expuesta respecto al entorno que les rodea. De ahí que
las superficies de los lagos, mares, etc. En calma sean planas y los líquidos al
caer tienden a Formar volúmenes esféricos (gotas)

4. • La tensión superficial ϒ también es la energía por unidad de área que se
necesita para aumentar una superficie
• Como la formación de una superficie requiere energía, los líquidos
minimizan su área expuesta respecto al entorno que les rodea. De ahí que
las superficies de los lagos, mares, etc. En calma sean planas y los líquidos
al caer tienden a Formar volúmenes esféricos (gotas)

5. Adhesión y la cohesión
• Las fuerzas que se encargan de la tensión superficial son la adhesión y la cohesión
• La adhesión es la propiedad de la materia por la cual se unen y plasman dos superficies de sustancias
iguales o diferentes cuando entran en contacto, y se mantienen juntas por fuerzas intermoleculares.
La adhesión del ladrillo con el mortero (cemento) es un ejemplo claro.
• Adhesion Mecanica
• Los materiales adhesivos rellenan los huecos o poros de las superficies manteniendo las superficies
unidas por enclavamiento. Existen formas a gran escala de costura, otras veces a media escala como
el velcro.
• Adhesion Quimica
• Dos materiales pueden formar un compuesto al unirse. La adhesión química se produce cuando los
átomos de la interfaz de dos superficies separadas forman enlaces iónicos, covalentes o enlaces de
hidrógeno.
La cohesión es la fuerza de atracción entre partículas
adyacentes dentro de un mismo cuerpo, mientras que la
adhesión es la interacción entre las superficies de distintos
cuerpos

6. • Adhesión Dispersa
• En la adhesión dispersiva, dos materiales se mantienen unidos por las fuerzas de van der Waals: la atracción
entre dos moléculas, cada una de las cuales tiene regiones de carga positiva y negativa.
• En la ciencia de superficies el término “adhesión” siempre se refiere a una adhesión dispersiva. En un sistema
sólido-líquido-gas normal (como una gota de un líquido sobre una superficie rodeada de aire) el ángulo de
contacto es usado para cuantificar la adhesividad.
• Adhesión Electrostática
• Algunos materiales conductores dejan pasar electrones formando una diferencia de potencial al unirse. Esto da
como resultado una estructura similar a un condensador y crea una fuerza electrostática atractiva entre
materiales.
• Adhesión Difusa
• Algunos materiales pueden unirse en la interfase por difusión. Esto puede ocurrir cuando las moléculas de
ambos materiales son móviles y solubles el uno en el otro. Esto sería particularmente eficaz con las cadenas de
polímero en donde un extremo de la molécula se difunde en el otro material. También es el mecanismo
implicado en sinterización. Cuando el metal o cerámica en polvo se somete a presión y se calienta, los átomos
difunden de una partícula a otra. Esto hace que se homogenice el material.

7. Cohesión
• Es la atracción entre moléculas que mantiene unidas las partículas de una sustancia.
• La cohesión es diferente de la adhesión; la cohesión es la fuerza de atracción entre partículas adyacentes dentro de
un mismo cuerpo, mientras que la adhesión es la interacción entre las superficies de distintos cuerpos.
• En el agua la fuerza de cohesión es elevada por causa de los puentes de hidrogeno que mantienen las moléculas de
agua fuertemente unidas, formando una estructura compacta que la convierte en un líquido casi incompresible. Al no
poder comprimirse puede funcionar en algunos animales como un esqueleto hidrostático, como ocurre en algunos
gusanos perforadores capaces de agujerear la roca mediante la presión generada por sus líquidos internos.
• Cohesión en diferentes estados
• Tienen una superficie “libre”, o sea tienen una superficie cuya forma no esta determinada por la forma del recipiente
que lo contiene. Aunque relativamente pequeña, esta fuerza es determinante para muchos procesos biológicos, para
la formación de burbujas, para la formación de olas pequeñas, etc.

8. • En los líquidos, las fuerzas de cohesión son elevadas en dos direcciones espaciales, y entre planos o
capas de fluidos son muy débiles. Por otra parte las fuerzas de adherencia con los sólidos son muy
elevadas.
• Cuando aplicamos una fuerza tangencial al líquido, este rompe sus débiles enlaces entre capas, y las
capas de líquido deslizan unas con otras. Cuando cesa la fuerza, las fuerzas de cohesión no son lo
suficiente fuertes como para volver a colocar las moléculas en su posición inicial, queda deformado. La
capa de fluido que se encuentra justo en contacto con el sólido, se queda pegada a éste, y las capas de
fluido que se encuentran unas juntas a las otras deslizan entre sí.
• En los gases, las fuerzas de cohesión son despreciables, las moléculas se encuentran en constante
movimiento.

9. Aplicación
Aplicación
Como podemos comprobar en la vida cotidiana, estas fases de la materia, se aplican a casi todos los campos de la técnica:
– Máquinas de fluidos: Bombas y Turbinas.
– Redes de distribución.
– Regulación de máquinas.
– Transmisiones de fuerza y controles hidráulicos y neumáticos.
– Acoplamientos y cambios de marcha.
Electrospining

10. Adsorción
• La adsorción: es un proceso por el cual átomos, iones o moléculas de
gases, líquidos o sólidos disueltos son retenidos en una superficie.
Adsorción Absorción fenómeno de volumen
AdsorbenteAdsorbato
En un material poroso
Definición de la IUPAC
Incremento en la concentración de una sustancia en la
interfaz de un condensado y una capa líquida o gaseosa
debido a la operación de las fuerzas de superficie.

11. Tipos de adsorción
Adsorción por intercambio: Ocurre cuando los iones de la sustancia se concentran en una superficie
como resultado de la atracción electrostática en los lugares cargados de la superficie.
Adsorción Física (fisisorción): Se produce si el adsorbato y la superficie del adsorbente interactúan sólo
por medio de fuerzas de Van der Waals. Adsorbentes como la zeolita, el gel de sílice, el carbón activo y la
alúmina tienen una estructura altamente porosa.
Adsorción Química (quimisorción): se produce cuando las moléculas adsorbidas reaccionan químicamente
con la superficie, en este caso se forman y se rompen enlaces. La adsorción química no va más allá de una
monocapa en la superficie. El producto más usado en este tipo de adsorción ha sido el cloruro de calcio
(CaCl2).
∆H~ 20 KJ/mol ∆H~ 200 KJ/mol

12. Termodinámica de la adsorción
• La adsorción es un proceso exotérmico y se produce por tanto de manera espontánea si el adsorbente
no se encuentra saturado.
• La aplicación más importante de la termodinámica de la adsorción es la de calcular los equilibrios de
fase entre un sólido adsorbente y una mezcla gaseosa.
• La base de todo este cálculo son las isotermas de adsorción, las cuales dan la cantidad de gas adsorbido
en los nanoporos como una función de la presión externa (del gas).
• La termodinámica solo puede aplicarse a las isotermas de adsorción en el equilibrio. Esto significa que se
debe poder llegar a cualquier punto de la curva elevando o disminuyendo la presión.
La isoterma de adsorción para un gas puro es la relación entre
la cantidad adsorbida específica n (moles de gas por kilogramo
de sólido) y P, la presión exterior de la fase gaseosa. La mayor
parte de isotermas se pueden ajustar mediante una ecuación
del virial modificada.

13. Tipos de isotermas
• Una isoterma de adsorción, es la relación general entre la cantidad de gas adsorbido por un
sólido, a temperatura constante como función de la presión del gas.
• Existen 5 tipos o perfiles de isotermas I-V.

14. Aplicaciones de la adsorción
• Purificación de aguas residuales
• Descontaminación de gases
• Eliminación de olores, sabores o colores no deseados por ejemplo en
aceites
• Deshumidificación de gasolinas
• Secado de aire
• Ciencia forense (revelado de huellas dactilares).

15. Mojabilidad
• Es la capacidad que tiene un líquido de extenderse y dejar una traza
sobre un sólido. Depende de las interacciones intermoleculares entre
las moléculas superficiales de ambas sustancias. Se puede determinar a
partir del ángulo que el líquido forma en la superficie de contacto con el
sólido, denominado ángulo de contacto; a menor ángulo de contacto,
mayor mojabilidad.
Gota de agua sobre una superficie ideal. El ángulo de contacto

16. Surfactantes
• Los tensoactivos o tensioactivos (también llamados surfactantes) son sustancias que influyen
por medio de la tensión superficial en la superficie de contacto entre dos fases.
• Entre los tensoactivos se encuentran las sustancias sintéticas que se utilizan regularmente en el
lavado, entre las que se incluyen productos como detergentes para lavar la ropa, lavavajillas,
productos para eliminar el polvo de superficies, gel de ducha y champús.
Los tensoactivos se componen de una parte hidrófoba o hidrófuga y un resto hidrófilo, o soluble en agua.
Anfipaticas

17. Bibliografía
• https://www.youtube.com/watch?v=Uy-RUMaZ0c0
• https://hernanleon1002.wordpress.com/fisica-de-fluidos-y-
termodinamica/segundo-corte/marco-teorico/tension-superficial/
• https://es.wikipedia.org/wiki/Adsorci%C3%B3n
• https://incar.blogia.com/2011/060901-procesos-de-adsorci-n.php
• http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/Unidad3Adsorcion_196
64.pdf
• http://bibing.us.es/proyectos/abreproy/4986/fichero/Cap%C3%ADtul
o3+Sistema+de+adsorci%C3%B3n.pdf