Carlos Corra Tenso superficial Carlos Corra Departamento de

Carlos Corrêa – Tensão superficial Carlos Corrêa Departamento de Química (FCUP) Centro de Investigação em Química (CIQ)

Carlos Corrêa – Tensão superficial Forças atractivas entre moléculas Moléculas polares e ligações de hidrogénio: d+ Atracção d- d+ d+ O-H d- Atracção d- d- Dipolo-dipolo Intermédias (ex. acetona) Ligações de hidrogénio As mais fortes (ex. água) H-O d+ Moléculas apolares (forças de dispersão): Polarização d+ d- Atracção d+ Dipolo instantâneo-dipolo induzido As mais fracas (ex. petróleo) d-

Carlos Corrêa – Tensão superficial A intensidade das forças intermoleculares reflete-se nas propriedades físicas das substâncias. De um modo muito geral Maiores forças intermoleculares Maiores pontos de ebulição Maiores viscosidades Maiores energias de vaporização Maiores tensões superficiais

Carlos Corrêa – Tensão superficial Superfície livre do líquido. . . . Etc. Moléculas na superfície do líquido . . . . Etc. Moléculas no seio do líquido As moléculas da superfície encontram-se atraídas para o interior do líquido; comportam-se como uma película esticada que se estende sobre o líquido.

Carlos Corrêa – Tensão superficial É por causa desta película que cobre o líquido que certos insectos podem caminhar sobre a água e certos objectos pequenos podem flutuar, embora sejam mais densos que a água. O clip metálico flutua!

Carlos Corrêa – Tensão superficial Os sabões e detergentes, quando adicionados à água, baixam a tensão superficial da solução e conduzem ao afundamento de pequenos objectos suspensos. Clicar

Carlos Corrêa – Tensão superficial A tensão superficial é a força por unidade de comprimento que se exerce tangente à superfície do líquido; é a tensão desta membrana superficial. Tensão superficial Resultante Tensão superficial Peso do objecto Se a membrana for cortada, abre. . . Tensão superficial O peso do objecto é equilibrado pela tensão superficial

Carlos Corrêa – Tensão superficial A tensão superficial depende da natureza do líquido e diminui com o aumento da temperatura. Tensão superficial de alguns líquidos (a 20 ºC, expressa em N / m ou J / m 2) Mercúrio Água Glicerol Acetona Etanol Hexano Éter etílico 43, 6× 10 -2 7, 28× 10 -2 6, 31× 10 -2 2, 37× 10 -2 2, 23× 10 -2 1, 79× 10 -2 1, 70× 10 -2

Carlos Corrêa – Tensão superficial Note-se que a tensão superficial também se pode exprimir em joules por metro quadrado: N / m = N × m / m × m = J / m 2 Dado que as moléculas à superfície do líquido têm um excesso de energia potencial relativamente às do interior, é necessário dispender trabalho (energia) para transportar moléculas do interior para a superfície do líquido e, assim, criar mais área superficial. Assim, a tensão superficial é uma energia de excesso por unidade de área.

Carlos Corrêa – Tensão superficial Os hidrocarbonetos saturados, como o hexano, formados por moléculas apolares, têm tensões superficiais muito baixas. Por esta razão, quando colocados sobre a água, conduzem a abaixamento da tensão superficial. Maior tensão superficial Água Menor tensão superficial Água Hexano

Carlos Corrêa – Tensão superficial Qual a razão de os sabões e detergentes baixarem a tensão superficial das soluções? Os sabões e detergentes são constituídos por moléculas com uma parte polar (hidrófila) e uma parte apolar (lipófila): Hidrófila Parte apolar Polar Lipófila CH 3 -CH 2 –CH 2 -CH 2. . . CH 2 -CH 2 -COO¯ CH 3 -CH 2 –CH 2 -CH 2. . . CH 2 -CH 2 - Esquematicamente: Lipófila Amiga dos lípidos. . . -SO 3¯ Sabão Detergente Hidrófila Amiga da água. . .

Carlos Corrêa – Tensão superficial D e polar t e r g(baixa e n t etensão superficial) Camada pouco ÁGUA O detergente baixa a tensão superficial da água A película de água é substituída por uma película apolar ou pouco polar, de baixa tensão superficial

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Carlos Corrêa – Tensão superficial Vejamos o que sucede com óleo, em vez de detergente Clicar Óleo Água

Carlos Corrêa – Tensão superficial Qual a razão detergente líquido se espalhar rapidamente sobre a superfície da água, empurrando os fósforos, em contraste com o que sucede com o óleo? Óleo Detergente líquido

Carlos Corrêa – Tensão superficial O detergente líquido é uma solução aquosa de detergente, em que as moléculas se encontram agrupadas sob a forma de micelas, com os extremos hidrófilos ligados à agua: H 2 O Zona polar – – H 2 O Dissolve as gorduras – H 2 O – – H 2 O Zona apolar – – H 2 O H 2 O – – – H 2 O H 2 O

Carlos Corrêa – Tensão superficial Quando o detergente é colocado na superfície da água, as micelas desagregam-se e as moléculas de detergente mergulham os seus extremos polares na água: – – – –– – – – – . . . ficando os extremos apolares fóra da água, formando uma película orgânica apolar, de baixa tensão superficial. É esta película que, ao estender-se sobre a água, arrasta os fósforos em flutuação.

Carlos Corrêa – Tensão superficial Ao óleo falta-lhe aquela “cabeça” polar e, por isso, não se mistura com a água. Óleo Detergente – As forças atractivas entre as moléculas de água são demasiado fortes para permitir que as moléculas de óleo se metam no meio delas. H 2 O H 2 O H 2 O e óleo Água H 2 O são imiscíveis H 2 O

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