TENSÃO SUPERFICIAL PELO MÉTODO DO PESO DA GOTA

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A tensão superficial de um líquido é definida como muitas vezes a força que atua ortogonalmente a qualquer segmento imaginando na superfície de um líquido. Entretanto essa definição embora apropriada em caso de filmes líquidos como nas espumas, conduz a erros, pois, não possui uma membrana elástica ou uma força tangencial como tal uma superfície de um líquido puro. (Shaw, 1975).

Esse fenômeno conhecido como tensão superficial está presente em muitas situações, sendo responsáveis por diversas propriedades, como a geometria de interfaces envolvendo fluidos, o caráter molhante ou não-molhante de líquidos ou efeito de capilaridade, entre outros (FERREIRA, 2004). A mesma pode ser interpretada, pois, como uma força por unidade de comprimento que se apõe ao aumento da superfície, sua unidade SI é newton por metro (N/m) (NETZ & ORTEGA, 2002).

É mais conveniente definir tensão superficial e energia livre superficial como o trabalho necessário para aumentar a superfície em uma unidade de área por um processo isotérmico e reversível. As mesmas considerações são válidas para as superfícies de separação entre dois líquidos imiscíveis. As tensões interfaciais normalmente se situam entre as tensões superficiais de dois líquidos em questão. As moléculas na superfície de um líquido estão sujeitas a fortes forças de atração das moléculas interiores. A dimensão da tensão superficial é de força por unidade de comprimento, no sistema internacional é dada por N/m.

Muitos são os métodos para determinação da tensão superficial, porém, um dos métodos mais utilizados é o do peso da gota proposto inicialmente por Tate (1864), e posteriormente melhorada por Harkins e Brown (apud Shaw,1975) e Padday (apud Hiemenz, 1977), entre vários outros pesquisadores. Neste método pesa-se um certo número de gotas que tenham caído de um tubo capilar de raio conhecido e de eixo vertical (LUZ & LIMA, 2007). Sendo a tensão superficial calculada pela seguinte equação que representa a Lei de Tate, 2πrγ = mig, onde mi = massa de uma gota ideal, r = raio do tubo (externo se o líquido molhar o tudo), g = aceleração da gravidade. Todavia, na prática 40%do líquido que forma a gota permanece ligado ao tubo e para corrigir esse erro causado pelo peso da gota a tensão será calculada a partir da equação γ = m.g/ 2π.r.f . com base no exposto, o experimento teve como objetivo usar o método do peso da gota para determinar a tensão superficial da água destilada e do etanol numa concentração de 0,5 M.

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Este

2 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

Inicialmente, separou-se três erlemeyers de 125 ml e pesou-se os mesmos na balança analítica. Em seguida, adicionou-se à bureta de 25 mL, que estava presa a um suporte universal com o auxílio de uma garra, água destilada como substância padrão, e abrindo-se a torneira, recolheu-se dez gotas do líquido problema no primeiro erlemeyer já pesado. Ao final da décima gota, pesou-se novamente o erlemeyer para identificar a massa de água, e verificou-se o volume consumido na bureta. Repetiu-se este mesmo processo para outros dois erlemeyers.

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Figura 1- Sistema utilizado no experimento.

O mesmo procedimento foi realizado para o etanol, porém, por ser este um líquido volátil, foi necessário fechar os recipientes para que as gotas fossem recolhidas, para isso, utilizou-se plástico, vedando assim os erlemeyers para realização do experimento. Após fechar os erlemeyers com o plástico, pesou-se os mesmos na balança analítica.

O procedimento foi realizado em triplicata, onde foram recolhidas dez gotas nos erlemeyers já vedados e pesados, e após a primeira gota, foi necessário tombá-la por aproximadamente cinco minutos, afim de que o recipiente fosse saturado nos vapores do líquido em questão. Ao fim da décima gota do líquido problema, o erlemeyer foi novamente pesado. O mesmo foi feito para os outros dois erlemeyers.

Após a coleta dos dados, trabalhou-se nos resultados para encontrar a tensão superficial e assim, determinar o diâmetro do tubo de vidro.

- RESULTADOS E DISCUSSÕES

3.1 Determinação do diâmetro do tubo de vidro

Os valores obtidos para a massa e volume das gotas de água na temperatura de 20°C estão presentes na tabela 1. Conforme o gráfico figura 1 sobre a relação entre a massa da gota versus o diâmetro do tubo obtido através da tabela 2 (valores tabelados), podemos encontrar o raio a partir da dependência linear das grandezas presentes pela seguinte equação da reta (y = 3,8275x - 0,0303) tendo como fator de correlação linear (R²) = 0,9987. A média das massas obtidas através da triplicata foi de 0,05666 g possibilitando encontrar o valor de r do instrumento utilizado:

y = 3,8275x - 0,0303

r = 3,8275 m – 0,0303

r = 3,8275 * 0,05666 – 0,0303

r = 0,1865 cm

r = raio do tubo (cm).

m= massa da água (g).

Tabela 1 - Valores das massas e volumes das gotas de água

Amostras

Massa do Erlenmayer

Massa do E. c/ Água (g)

Peso de 10 gotas (g)

Peso de 1 gota (g)

Volume de 10 gotas (ml)

Volume de 1 gota (ml)

1

52,187 g

52,725 g

0,538 g

0,0538 g

0,6 mL

0,06 mL

2

45,113 g

45,695 g

0,582 g

0,0582 g

0,6 mL

0,06 mL