RELATÓRIO TENSÃO SUPERFICIAL

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO 
 CENTRO UNIVERSITÁRIO NORTE DO ESPÍRITO SANTO 
 
 
 
 
 
 
 
 
RELATÓRIO N°1: MEDIDA DA TENSÃO SUPERFICIAL MÉTODO DO PESO 
DA GOTA 
 
 
 
 
 
Alunos: Luiza Queiroz 
Thiago Perini 
Professora: Gilmene Bianco 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
14 de setembro de 2017. 
2 
 
 
1. RESUMO 
 Vários fatores alteram as propriedades das soluções, um desses fatores 
é a presença de substâncias na solução que alteram as interações 
intermoleculares, tornando-as mais fortes ou mais fracas. O presente 
experimento irá averiguar o comportamento da tensão superficial através do 
método da gota, de diferentes soluções em concentrações diferentes de 
surfactante. 
 
2. INTRODUÇÃO 
 
A tensão superficial é uma propriedade intrínseca dos líquidos, está 
diretamente ligada as forças de interação intermolecular, quando as forças de 
atração são mais pronunciadas, a tenção superficial é maior, logo quando as 
forças de repulsão são mais pronunciadas, a tenção superficial é menor. As 
moléculas no interior de um líquido são atraídas pelas outras moléculas em todas 
as direções igualmente, porém as moléculas que estão na interface do liquido ou 
da solução, são atraídas para o interior do líquido, Figura 11. No interior do líquido 
as forças de coesão exercem uma estabilidade ao sistema reduzindo a energia 
potencial das moléculas, no entanto as moléculas da superfície possuem maior 
energia potencial, devido ao fato de não possuírem o mesmo número de 
moléculas ao seu redor, o que resulta em uma contração espontânea da 
superfície. A tensão superficial é responsável pela formação de uma gota do 
líquido quando suspenso no ar, a tensão superficial confere as moléculas a forma 
mais compacta possível2. Além da tensão superficial, um líquido quando em 
contato com outro líquido não miscível exercerão um sobre a interface do outro 
uma tensão interfacial. 
 
Devido ao fato da tensão superficial estar diretamente relacionada com as 
forças intermoleculares, um líquido como a água terá suas forças 
intermoleculares mais pronunciadas ao adicionar um composto polar, pois a 
eficácia das forças de coesão aumentará. Logo se adicionarmos um composto 
3 
 
de caráter polar e apolar como um surfactante, a tensão superficial irá diminuir3. 
O comportamento da tensão superficial pode ser averiguada por intermédio do 
método da gota empregado neste experimento, onde seis soluções em 
diferentes concentrações de surfactantes têm suas amostras coletadas e 
testadas. 
 
Os surfactante também conhecido como tensoativo. Moléculas desta 
natureza possuem em sua estrutura uma parte polar e outra parte apolar. Devido 
a sua dupla polaridade, existe uma variedade de surfactantes que são 
classificados como4: 
 Tensoativos aniônicos 
 Sabões 
 Tensoativos sulfonados 
 Tensoativos sulfatados 
 Tensoativos carboximetilados 
 Tensoativos fosforados 
 Tensoativos catiônicos 
 Tensoativos quaternários de amônio 
 Óxido de amina 
 Etoxiaminas 
 Aminas graxas etoxiladas 
 Tensoativos catiônicos não nitrogenados 
 Tensoativos não iônicos 
 Etoxilação 
 Alcoóis e alquilfenóis etoxilados 
 Ésteres de ácidos graxos 
 Alquilpoliglicosídeos 
 Ésteres de anidrohexitoses cíclicas 
 Alcanolamidas 
 Tensoativos zwitteriônicos e anfóteros 
 Outros tipos de tensoativos 
 Tensoativos organo-siliconados 
 Tensoativos poliméricos 
 Tensoativos de origem natural (green surfactants) 
Dentro dessa larga variedade de surfactantes, estão contidos os xampus 
e condicionadores. Surfactantes como o xampu e o condicionador diferem 
apenas em suas cargas, o xampu é um surfactante aniônico e o condicionador 
um surfactante catiônico, o xampu irá interagir e solubilizar a sujeira que 
posteriormente será arrastada pela água, quando várias moléculas do 
surfactante se associam para envolver a sujeira se origina uma micela, Figura 
25. O surfactante aniônico forma um complexo com a queratina do cabelo, o 
4 
 
complexo de caráter aniônico sofre repulsão dos outros complexos, dando 
aquela sensação de que o cabelo está crespo, o condicionador atua minimizado 
esses efeitos, pois sua molécula de caráter catiônico interage com as moléculas 
de caráter aniônico que não se complexaram com a queratina, e as retiram do 
cabelo, e assim o cabelo ganha aquela aparência de mais liso e sedoso. 
 
 
 
Figura 2 
 
3. MATERIAS E REAGENTES 
 
Tabela 1. Materiais e reagentes utilizados nos procedimentos. 
 Materiais:  Reagentes: 
- Balões volumétricos 100mL; 
- Bureta 25 mL; 
- Erlenmeyer com tampa; 
- Balança analítica; 
- Bureta 50 mL; 
- Pipeta graduada 25 mL; 
 
- Solução de SDS (dodecil sulfato de sódio) 
estoque: 50,0 mM.; 
- Água destilada; 
 
 
 
4. PROCEDIMENTO EXPERIMEMTAL 
 
Preparou – se seis diluições a partir da solução estoque de SDS (dodecil sulfato 
de sódio) com as seguintes concentrações: 3mM; 5mM; 8mM; 9mM; 11mM e 
5 
 
18mM. Montou-se o aparato para a determinação do peso da gota por meio da 
bureta com o suporte e a garra e adicionou-se na bureta primeiro a água 
destilada sendo então ajustada a vazão da bureta para uma gota a cada minuto. 
Pesou-se antes o erlenmeyer sozinho anotando a sua massa logo após esse 
procedimento foi recolhido dez gotas primeiro da água pura e novamente foi 
tomada a massa. Realizou-se o mesmo procedimento para as outras soluções 
de SDS que foram preparadas sempre pela solução menos concentrada para a 
mais concentrada. 
 
5. RESULTADOS E DISCUSSÃO: 
Preparados 100 mL de cada concentrações estipulada a partir de 50 mM da 
solução estoque de SDS foi realizado o ajuste da vazão da bureta para o 
recolhimento das gotas para a água destilada sendo realizado para análise do 
raio da bureta antes da medida da tensão superficial a qual primeiramente 
pesou-se o erlenmeyer vazio e após recolher as 10 gotas. 
 
 
Tabela 1:Massas obtidas nas pesagem do erlenmeyer com as dez gotas de água destilada e a massa de 
uma gota, à 23º C. 
 
Grandeza Resultado (g) 
 Massa do erlenmeyer 69,732 
 Massa (erlenmeyer + 10 gotas) 70,2446 
 Massa de 10 gotas 0,5126 
 Massa de 1 gota 0,05126 
 
 
 
𝑚1 𝑔𝑜𝑡𝑎 =
 𝑚10 𝑔𝑜𝑡𝑎𝑠
10
 (1) 
A massa de 1 gota de água que está na tabela acima foi obtida através da 
equação (1) e então é determinado o raio da bureta utilizando uma relação da 
massa de uma gota de água a qual é gerada com o raio de diâmetros distintos, 
para isso usa-se os dados da tabela 2 para determinar o raio da bureta a partir 
das medidas. 
6 
 
 
Tabela 2:Massa de uma gota de água que se desprende de tubos de diferentes diâmetros, a 20ºC. 
Massa da gota (g) Raio do tubo (cm) 
0,046901 0,147969 
0,0516 0,1644 
0,054678 0,17750 
 
 
Verifica-se na tabela os valores de massa que estão entre o valor obtido, que é 
o que está em negrito e os raios correspondentes. Para obter o raio que está 
em negrito é realizado um cálculo onde pega-se o maior valor de massa menos 
o menor dividido pelo maior valor subtraído do valor da massa de água que foi 
encontrada iguala e pega-se o maior raio e subtrai pelo menor e divide pela 
subtração do maior raio pelo raio que se quer encontrar, que seria o x, 
conforme foi realizado abaixo: 
 
0,054678𝑔 − 0,046901𝑔
0,054678𝑔 − 0,05126𝑔
=
0,17750𝑐𝑚 − 0,14769𝑐𝑚 
0,17750. 𝑐𝑚 − 𝑋
 (2) 
 
 
𝑋 = 0,1644𝑐𝑚 
 
Após esse processo foi determinado o volume de uma gota com os dados de 
volume obtido na bureta ao ser recolhido as 10 gotas, utilizou-se então a 
equação 3 
 
𝑉1 𝑔𝑜𝑡𝑎 = 
𝑉10 𝑔𝑜𝑡𝑎
10
 (3) 
 
𝑉1 𝑔𝑜𝑡𝑎 = 
0,5 𝑚𝐿
10
 
 
𝑉1 𝑔𝑜𝑡𝑎 = 0,05 𝑚𝐿 
7 
 
Conforme se vá aumentando o volume da gota, a força peso resultante dessa 
massa de água também aumenta, até o ponto em que a força peso da gota 
excede a força de atração entre as moléculas de água e a gota se destaca do 
conta-gotas e cai porem como é observado durante o experimento não cai uma 
gota com a sua quantidade exata fica uma porcentagem presa ao recipiente, no 
caso a bureta e por esse motivo é realizado o cálculo do f que é justamente o 
fator de correção para essa medida onde calcula-se a razão raio/volume 
𝑟/𝑉
1
3 = 0,1644 𝑐𝑚/(0,05𝑐𝑚3)
1
3 = 0,4463 
Utilizou-se o mesmo princípio para o cálculo do raio para se reajustar o valor de f para 
a medida que foi obtida, observou-se que o valor encontrado na tabela está entre os 
números (0,40 e 0,45) 
 
Tabela 3: Fator de correção 𝑓 para o método do peso da gota. 
r/v1/3 F 
0,40 0,6828 
0,4463 0,6816 
0,45 0,6669 
 
 
0,45 − 0,40
0,45 − 0,4463
=
0,6828 − 0,6669 
0,6828 − 𝑋
 (4) 
 
𝑋 = 0,6816 
∴ 𝑓 = 0,6816 
Realizados estes cálculos pode-se então encontrar a tensão superficial da água através 
da equação (5) 
 
𝛾 = 
𝑚𝑖 . 𝑔
2 . 𝜋 . 𝑟. 𝑓
 (5) 
 
Onde: 
𝛾 = tensão superficial 
𝑚𝑖 = massa de uma gota 
𝑟 = raio da gota 
𝑔 = Aceleração da gravidade (9,8 m/s2) 
8 
 
𝑓 = fator de correção 
Calculou-se então a tensão superficial da água pura conforme mostrado abaixo: 
 
 𝛾 = 
(0,05126𝑥10−3𝑘𝑔). (9,8𝑚𝑠−2)
(2𝜋)(0,1644𝑥10−2𝑚). (0,6816)
 
 
𝛾 = 71,386 𝑁. 𝑚−1 
 
Tabela 4: Valores de tensão superficial das soluções de SDS em suas diferentes concentrações com as respectivas 
massas das gotas, medidas à 23°C. 
Concentração 
(mM) 
Massa de 
erlenmeyer 
(g) 
Massa de 
erlenmeyer 
+10 gotas(g) 
Massa de uma 
gota(kg x 10-3) 
𝜸 
(Nm-1)x10-3 
3,0 59,6203 59,8990 0,02787 38,813 
5,0 44,970 45,2826 0,03122 43,478 
8,0 73,9759 74,1683 0,01924 26,81 
9,0 66,6981 66,8829 0,01848 25,74 
11,0 57,297 57,4769 0,01799 25,054 
18,0 62,2093 62,389 0,01797 25,026 
 
Nos resultados encontradas da tensão superficial com diversas concentrações 
da solução de SDS houve um valor discrepante quanto a linha dos outros 
resultados que foi o de concentração 5mM e para a plotagem do gráfico esse 
valor foi excluído. Possivelmente ocorreu um erro de operador onde pode ter 
sido pesada mais de dez gotas. O gráfico 1 foi construído a partir das medidas 
abaixo: 
Tabela 5: Valores usados para construção do gráfico 1 
Concentração (mM) 𝜸 (x10-3 Nm-1) 
0 71,3861 
3,0 38,813 
8,0 26,81 
9,0 25,74 
11,0 25,054 
18,0 25,026 
9 
 
 
 
gráfico 1: Variação da tensão superficial da água após adição de diferentes concentrações do DSD, com indicação do 
valor de concentração micelar crítica (cmc), à 23°C. 
 
Com a adição dos surfactantes a tensão superficial da água tende a diminuir pois 
as suas moléculas tentam se arranjar de modo a minimizar a repulsão entre 
as caudas hidrofóbicas e a água. Os grupos polares (cabeças hidrofílicas) 
ficam na solução aquosa, próximo da superfície e os grupos apolares (caudas 
hidrofóbicas) ficam na interface água-ar, minimizando a interação com a água. 
Isto gera diminuição na tensão superficial da água, pois provoca um desarranjo 
da sua superfície. Como pode se observar no gráfico 1 essa diminuição com o 
aumento da concentração do Dodecil sulfato de sódio até determinado ponto que 
está localizado a concentração micelar crítica (CMC), que encontra-se em um 
valor por volta de 4 mM. Segundo a literatura esse valor deveria estar por volta 
de 8,0 mM indicando a ocorrência de alguns erros ocorrido durante o 
procedimento experimental podem estar por trás desse valor discrepante. 
 
 
 
 
 
10 
 
6. CONCLUSÃO 
 
Com a realização desses procedimentos conclui – se que é possível analisar a 
tensão superficial da água pelo método do peso da gota e a determinação da 
concentração micelar crítica. Se mostrou um experimento didático e de fácil 
realização porém como envolve uma série de medidas e cálculos serviu para 
reforçar as técnicas de pesagem. Foi notório a observação da relação da tensão 
superficial com as concentrações do tensoativo mediante aos cálculos e o gráfico 
corroborando com a teoria através da prática e embora a discrepância de alguns 
valores foi possível o comportamento das substâncias quando interagem umas 
com as outras. 
 
 
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
[1] Tensão superficial. Disponível em 
http://qa.ff.up.pt/fa2016/pdf/fa-t14.pdf acesso em 11/09/2017 acesso em 
11/09/2017 
 [2] ATKINS, P. W.; JONES, Loretta. Princípios de Química; Questionando a 
vida moderna e o meio ambiente. 5. ed. Porto Alegre. Bookman 2012, 181 p 
 [3] Tensão superficial. Disponível em 
http://www.univasf.edu.br/~anibal.livramento/disciplinas/FisTeo2/QuimFisCap10
_TENSAO_SUPERFICIAL.pdf acesso em 11/09/2017 
[4] Tensão superficial. Disponível em 
http://www.usp.br/massa/2014/qfl2453/pdf/Tensoativos-livrodeDecioDaltin-
Capitulo1.pdf acesso em 11/09/2017 
[5] Tensão superficial. Disponível em 
https://lidiaconlaquimica.wordpress.com/2015/07/03/los-glicerolipidos/ acesso 
em 11/09/2017