El significado, los antecedentes y los métodos de prueba de la tensión interfacial.
En un sentido amplio, la tensión interfacial se define como la fuerza que se debe ejercer para aumentar el tamaño de la interfaz entre dos fases adyacentes que no están completamente mezcladas. En un sentido más estricto, el término se relaciona con los límites de las fases líquido/líquido y líquido/sólido, mientras que para las interfaces líquido/gas nos referimos a la tensión superficial y para las interfaces sólido/gas nos referimos a la energía libre de la superficie sólida.
fondo
Como medida de trabajo por unidad de área o fuerza por longitud mojada, la tensión interfacial tiene unidades de N/m o mN/m y está representada por los símbolos σ o .
En un límite de fase, la suma de las interacciones con las moléculas en la misma fase es mayor que la suma de las interacciones con las moléculas en la otra fase. Por lo tanto, las moléculas en la interfaz tienen menos compañeros de interacción atractivos que en la fase masiva. Por tanto, las fases forman la interfaz más pequeña posible sin la acción de fuerzas externas. Hay que hacer algo para aumentar el tamaño de la interfaz.
La tensión interfacial causada por la adsorción direccional de tensioactivos en la interfaz de dos líquidos inmiscibles es significativamente menor que la tensión superficial de los dos líquidos. Los sistemas que muestran tensión interfacial normalmente consisten en agua, aceite, tensioactivos o mezclas de tensioactivos y sales. Por lo general, el valor de tensión interfacial de 10-2~10-1mN/m se denomina tensión interfacial baja. El valor de tensión interfacial inferior a 10-3mN/m se denomina tensión interfacial ultrabaja.
Fase masiva y entorno molecular en las interfaces
Al igual que con la tensión superficial, existe una distinción entre tensión interfacial estática (medida en equilibrio en una interfaz mecánicamente sin cambios) y tensión interfacial dinámica (medida cuando la interfaz está cambiando).
significado
La tensión interfacial juega un papel importante en muchos procesos y fenómenos en los que diferentes fases entran en contacto entre sí:
Emulsiones y emulsificación.: La tensión interfacial afecta la emulsificación y la tendencia a la separación de fases.
Desplazamiento de petróleo (por ejemplo, producción de petróleo crudo terciario): La fase orgánica puede desplazarse después del desplazamiento del petróleo con agua si los tensioactivos reducen la tensión interfacial.
Pruebas de calidad de líquidos hidrofóbicos.: El envejecimiento de los líquidos hidrofóbicos suele estar estrechamente relacionado con una disminución de la tensión interfacial con el agua. La medición de la tensión interfacial es en este caso una prueba de calidad importante, por ejemplo en aceites para transformadores.
En el caso de los límites de fase sólido-líquido, la tensión interfacial afecta la estabilidad a largo plazo de los contactos interfaciales, por ejemplo durante los procesos de pegado y recubrimiento.
Método de medición
Interfaz líquido-líquido:
Método del anillo según Du Noüy: En este método se mide la fuerza que actúa sobre un anillo humedecido debido a la tensión de una fina capa de líquido que se extrae cuando el anillo se mueve de una fase a otra.
Método de la placa según Wilhelmy: En este método se miden las fuerzas que actúan sobre una placa humectable sumergida verticalmente en la fase inferior.
Método de varilla: Igual que el método de placa, pero utiliza una varilla cilíndrica con una longitud húmeda más pequeña para medir volúmenes de líquido más pequeños.
Método de volumen de gota: mide el volumen de una gota de líquido cuando se desprende de otro líquido en un tubo capilar vertical.
Método de gota giratoria: un capilar horizontal lleno de fase masiva y fase de gotitas se pone en rotación. El diámetro de la gota, alargada por la fuerza centrífuga, está relacionado con la tensión interfacial.
Método de gota colgante: en una fase líquida a granel, la forma de la gota en la aguja está determinada por factores como la tensión interfacial. La tensión interfacial se puede determinar a partir de la imagen de la gota mediante el análisis de la forma de la gota.
Interfaz líquido-sólido:
Medición del ángulo de contacto: además de su energía libre superficial, la tensión interfacial de un sólido con un líquido en particular también se puede calcular a partir de los ángulos de contacto de varios líquidos con el sólido.
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