Lista de Exercícios - Fenômenos de Superfície

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Lista de Exercícios – Físico-Química CII 
 
➢ Tensão superficial 
 
Questão 1) Um tubo capilar imerso em água provoca a ascensão de 8,37 cm de coluna 
líquida e imerso em mercúrio provoca uma depressão de 3,67 cm. Qual o diâmetro do 
tubo capilar? Qual o valor da tensão superficial do mercúrio? 
Dados: tensão superficial da água: 72 dinas/cm. Massas específicas da água e do 
mercúrio: 0,998 g/cm3 e 13,6 g/cm3 
Resposta: 0,036 cm; 430, 2 dinas/cm 
 
Questão 2) Numa experiência de ascensão capilar, calcule a altura (h) que a água pura 
subirá num tubo capilar de vidro de 0,1 mm de diâmetro? Dados: ρ = 1000 kg/m3; θ = 0°; 
γ = 0,073 N/m. 
 
Resposta: 30 cm 
 
 
Questão 3) Responda às seguintes questões: 
a) Num recipiente com água a 20 °C é colocado um tubo com 10-3 m de raio. A que altura 
a água subirá se o tubo for de vidro? E se o tubo for revestido por parafina? Considere 
que para a parafina, θ = 107°. 
 b) Qual será a diferença de pressão entre o interior e o exterior de uma gota de água a 20 
°C em um tubo com 1 cm de diâmetro? 
c) Dê uma explicação para fato de gotas de água numa superfície ensaboada adquirirem 
uma forma menos esférica. Considere ρ ág. = 1 x 103 kg m-3 
 
Resposta: (a) 0,015 m; -4,3 x 10-3 m (b) 29,2 N m2 
 
Questão 4) A 20°C as tensões superficiais da água e do n-octano são, respetivamente, 
72,8 e 21,8 mN/m e a tensão interfacial do n-octano/água é de 50,8 mN/m. Calcule: 
a) O trabalho de adesão entre o n-octano e água 
b) O trabalho de coesão para (i) água e (ii) n-octano 
 
Resposta: (a) 43, 8 mN/m; (b) i) 145,6 mN/m; ii) 43,6 mN/m 
 
 
Questão 5) A tabela abaixo fornece valores da tensão interfacial de diferentes interfaces 
a 20°C: 
 
Determinar o coeficiente de espalhamento para os diferentes líquidos: (a) água-benzeno; 
(b) água-mercúrio e (c) benzeno-mercúrio. 
Resposta: (a) 10,3 dinas/cm (b) -14,8 dinas/cm (c) 12,1 dinas/cm 
 
➢ Adsorção 
 
Questão 1) Usando o modelo de Langmuir: 
(a) Determine a constante de adsorção ( K ), e o volume do gás correspondente 
ao recobrimento completo ( Vmax ) para a isoterma de adsorção de CO sobre 
carvão a 273 K. 
(b) Faça um esboço do gráfico de (V/Vmax) x P. 
(c) O que ocorre com o processo de adsorção depois que toda superfície de 
adsorção é recoberta pelo adsorvato, mesmo com o aumento da pressão? 
 
Dado : V/Vmax = KP/(1+KP) 
 
P / kPa 13,3 26,7 40,0 53,3 66,7 80,0 93,3 
V / mm3 10,2 18,6 25,5 31,5 36,9 41,6 46,1 
 
Resposta: (a) 7,6 x 10-3 kPa-1; 111 mm3 
 
 
Questão 2) Para o N2 adsorvido sobre uma determinada amostra de carvão a 
-77°C, os volumes adsorvidos (recalculados para 0°C e 1 atm ) por grama de carvão 
em função da pressão de N2 são: 
 
P / atm 3,5 10,0 16,7 25,7 
V / (cm3/g) 101 136 153 162 
 
 
Ajuste uma isoterma de Freundlich aos dados e dê os valores de K e a. 
 
Dado: V = KPa 
 
(Dica: linearize a equação usando logaritmo) 
 
Resposta: 75,9; 0,24 
 
 
Questão 3) Calcule o volume adsorvido de N2 a 7,0 atm usando a isoterma de 
Freundlich para exercício anterior. 
 
Resposta: 106,8 cm3 
 
 
Questão 4) A adsorção de butano sobre NiO em pó foi medida a 0°C; os volumes do 
butano nas CNTP adsorvidos por grama de NiO são: 
 
P / kPa 7,543 11,852 16,448 20,260 22,959 
V / (cm3/g) 16,46 20,72 24,38 27,13 29,08 
 
a) Usando a isoterma de BET, calcule o volume nas CNTP adsorvido por grama 
quando o pó é coberto por uma única camada; p° = 103,24 kPa. 
b) Se a área da seção reta de uma única molécula de butano é 44,6 x 10-22 m-2, 
qual é a área por grama do pó? 
c) Calcule θ1 , θ2 , θ3 e θƔ a 10 kPa. 
 
Resposta: (a) 27,66 cm3/g; (b) 331 m2/g; (c) 0,562; 0,054; 0,0053; 0,378 
 
 
Questão 5) A adsorção de um gás é descrita pela isoterma de Langmuir, com K = 0,85 
kPa-1 a 25 °C. Calcule a pressão em que o grau de recobrimento da superfície é: 
 
a) 0,15 
b) 0,95 
 
Resposta: (a) 0,21 kPa; (b) 22 kPa 
 
 
➢ Dupla camada elétrica 
 
Questão 1) Como você interpreta os dados de mobilidade eletroforética e potencial  
(ZETA) em função do pH obtidos para partículas de hematita? 
 
Questão 2) Explique a formação e a importância da dupla camada elétrica no contexto 
dos sistemas dispersos. 
 
Questão 3) A figura a seguir apresenta a variação do potencial zeta de uma dispersão 
coloidal em função do pH do meio. 
 
(a) Em que faixas de pH a dispersão é mais estável? Justifique sua resposta. 
(b) Em que faixa de pH ocorreria a aglomeração das partículas dessa dispersão? Explique.