Gota a gota

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INTRODUÇÃO
A existência de forças de atração Van der Walls de curto alcance entre as moléculas responsáveis pela existência do estado líquido é um fato conhecido. Fenômenos de tensão superficial e tensão interfacial são prontamente explicáveis em termos destas forças. As moléculas situadas no interior de um líquido são em média sujeitas em forças de atração iguais em todas as direções, ao passo que as moléculas, situadas, por exemplo, em uma superfície de separação líquido ar, estão submetidas às forças de atração não balanceadas ou não equilibradas, no que resulta uma força em direção ao interior do líquido. O maior número possível de moléculas se deslocara da superfície para o interior do líquido, a superfície tenderá a contrair-se espontaneamente. Isso também explica por que as gotículas de um líquido ou bolhas de um gás tendem a adquirir uma forma esférica. Dessa forma quanto maior for à tensão superficial do líquido menor irá a ser sua área (Castellan, 2011).
Esse fenômeno conhecido como tensão superficial está presente em muitas situações, sendo responsável por diversas propriedades, como a geometria de interfaces envolvendo fluídos, 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 liquido estão sujeitas a forte 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 (Shaw, 1975).
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.
MATERIAIS E MÉTODOS
2.1 Materiais
Água destilada
Etanol (0, 1m e 0,5 M)
1 Bureta
2 Becker
4 Erlenmeyes (125 ml)
Balança Analítica 
Suporte Universal (garra)
2.2 Método
Inicialmente pesou-se um erlenmeyers de 125 ml na balança analítica. Em seguida, adicionou-se à bureta de 25 ml de água destilada como substância padrão, e abrindo-se a torneira, recolheu-se dez gotas do liquido problema no primeiro erlenmeyer já pesado. Ao final da décima gota, pesou-se novamente o elenmeyer para identificar a massa de água, e verificou-se o volume consumido na bureta. Repetiu-se este mesmo processo para outros dois erlemeyers. 
O mesmo procedimento foi realizado para o etanol. O procedimento foi realizado em triplicata, onde foram recolhidas dez gotas nos erlenmeyers já pesados. Ao fim da décima gota do líquido problema, o erlenmeyer foi novamente pesado. O mesmo foi feito para os outros dois erlenmeyers.
RESULTADOS E DISCUSSÕES
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 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 0,05666g 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 
	Nº Experimento
	Massa de 10 gotas (g)
	*Massa de 1
gota (g)
	Volume de 1* gota (ml)
	1
	0,0531
	0,062
	0,0621
 Gráfico 1 – Dependência do raio do tubo com a massa da gota
3.2 Medidas para obtenção da tensão superficial
Após obter o valor do raio do tubo da bureta o resultado do mesmo foi utilizado para a realização do cálculo de r/V1/3, onde a média do volume para 1 gota foi de 0,062 ml, porém como o resultado dessa relação entre raio e volume de 0,4765 é discordante se comparado ao valor do Tabela 2.
 y = - 0,6195x + 0,9551
f = - 0,6195 * r/V1/3 + 0,9551
f = - 0,6195 * + 0,9551
f = 0,659
f = fator de correção 
Tabela 2. Fator de correção para o método do peso de gota
Gráfico 2 - Dependência entre o fator de correção (f) e a razão r/V1/3
Cálculo da tensão superficial da água foi utilizado a equação:
 Y= 
y = 
Logo: 0,01803 
Para o cálculo da tensão superficial da água foi usado a seguinte equação γ = m.g/ 2π.r.f, onde m= massa de uma gota, r= raio do tubo e f= fator de correção, onde foram usadas as unidades no Sistema Internacional (SI), além de 9,80 m/s2 para aceleração da gravidade (g). O valor obtido da tensão superficial foi de γ = 68,0 dyna/cm, bem próximo do valor numérico da literatura, onde segundo Netz & Ortega (2002) o valor da tensão superficial da água é de γ = 18,03 dyna/cm. Tal diferença entre os valores deve-se algum erro experimental, onde o mesmo pode está relacionado com medidas tanto de massas quanto de volumes e também a formação imperfeitas das gotas desprendidas da bureta. Como citado por Cabral (2004) os erros experimentais são inevitáveis mesmo que o laboratorista tenha efetuado as medições com cuidado.
Tabela 3 – Valor da massa e volume das gotas do Etanol
	Amostras
	Massa de 10 gotas
 (g)
	*Massa de 1
gota (g)
	Volume de 1* gota (ml)
	1
	0, 502
	0,047
	0,05
Cálculo do 
 y = - 0,6195x + 0,9551 
f = - 0,6195 * r/V1/3 + 0,9551
f = - 0,6195 *1,243 + 0,9551
f = 0,185
Fazendo uma comparação entre os líquidos podemos observar que a água possui uma tensão superficial maior. Segundo Husmann & Orth (2015) isso acontece porque a água possui atrações intermoleculares mais fortes, devido às ligações de hidrogênio, sendo a capacidade de uma molécula de água conseguir fazer até quatro ligações de hidrogênio, duas com o par de elétrons isolados do átomo de oxigênio, e duas com cada átomo de hidrogênio. Por outro lado o etanol faz um número menor de ligações de hidrogênio por molécula (pelo grupamento hidroxila -OH) do que a água e isso justifica sua tensão superficial menor.
CONCLUSÃO
Concluímos a partir dos resultados obtidos pelo método do peso da gota, que a tensão superficial da água destilada e do etanol realizado no experimento foi favorável, pois se aproxima da literatura tornando-se eficaz. Vale ressaltar que para um resultado mais preciso é necessário atenção durante o experimento, pois poderão ocorrer alguns erros referentes ao próprio manipulador, este deve verificar se a bureta está fixada em local com o mínimo de vibração, a formação lenta e completa da gota, temperatura e outros.