relatório tensão superficial

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DA PARAÍBA
CENTRO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA
DISCIPLINA: FÍSICO QUÍMICA EXPERIMENTAL
DOCENTE: Prof. Dr. DAUCI PINHEIRO RODRIGUES
DISCENTE: MILLENA DE OLIVEIRA S. E SILVA
EXPERIMENTO SOBRE TENSÃO SUPERFICIAL
Universidade Estadual da Paraíba
Centro de Ciências e Tecnologia
Departamento de Química
Laboratório de: Físico Química Experimental 
Professor (a): Dauci Pinheiro Rodrigues 
Aluno (a): Millena de Oliveira Sousa e Silva 
Curso: Licenciatura em Química 
Matrícula: 132056631 
Título e N° do experimento: Experimento N°05: Tensão Superficial 
Data do experimento: 28/09/2018
 Recebido em: 
Avaliação
Preparação: 
Relatório: 
Prova: 
Nota global: 
Rubrica do (a) Professor (a):
INTRODUÇÃO
Um líquido ocupa um volume determinado, formando uma superfície bem definida entre ele e o ar circundante. As moléculas que ficam no interior do líquido interagem com as demais em todas as direções e essas interações se anulam mutuamente. Já as moléculas que se encontram na superfície, elas também sofrem atração por todas as moléculas a sua volta, porém, como ela não possui nenhuma molécula (de água) em cima para anular a força que as moléculas que estão sob ela fazem, acaba resultando uma força que a puxa para baixo e isso acontece com todas as moléculas que se encontram na extremidade. Esta força para o lado e para baixo cria a tensão na superfície, que faz a mesma comportar-se como uma película elástica.
Figura 1: Forças coesivas existentes entre as moléculas
Como consequência, para aumentar a superfície do líquido (certo número de moléculas vai do interior do líquido para a superfície) é necessário fornecer energia, que é denominada energia livre de superfície. Dessa maneira, para possuir a energia mínima, a superfície do líquido é sempre a menor possível. Este fato explica a formação de gotas esféricas, uma vez que a esfera apresenta a menor superfície para um volume dado. Entretanto, pode haver outras forças presentes que competem contra a tendência de assumir essa forma ideal e, em particular, a gravidade pode achatar essas esferas em poças ou oceanos.
As forças coesivas entre as moléculas de um líquido são responsáveis pelo fenômeno conhecido como tensão superficial. A tensão superficial (γ) nada mais é do que a propriedade que um líquido apresenta para manter suas moléculas coesas na superfície. A superfície ou interface onde essa tensão existe está situada entre o líquido e seu vapor saturado no ar, normalmente a pressão atmosférica. Assim, as moléculas que se encontram nesta superfície não têm outras moléculas iguais por todos os lados delas e, consequentemente, elas sofrem uma coesão mais forte com aquelas diretamente associadas com elas na superfície. Isto forma um "filme" superficial que torna mais difícil movimentar um objeto através da superfície do que movê-lo quando ele está completamente submerso.
Uma maneira de se pensar na tensão superficial é em termos de energia. Quanto maior for à superfície, maior será a energia que está acumulada nela.
Para romper a força de coesão superficial é necessário realizar trabalho de maneira a aumentar a área da superfície. Então, matematicamente teremos:
Em termos de energia livre:
A tensão superficial é tipicamente medida em dina/cm.
Processos que ocorrem nas superfícies determinam muitos aspectos diários, incluindo a própria vida. Camadas de moléculas nas superfícies líquidas são usadas para reduzir a taxa de evaporação de água em regiões áridas e para estabilizar espumas, e suas propriedades são importantes quando se consideram as propriedades e o tratamento de poluentes, como nos derramamentos de óleo no mar. 
A intensidade dessa tensão depende do líquido que será tratado, da pureza e temperatura em que se encontra. Alguns aditivos modificam fortemente a tensão superficial de um líquido. O exemplo de tensoativo conhecido é o detergente, que diminuem muito a tensão superficial da água em que são dissolvidos. Outra grande aplicação dos tensoativos está na indústria do petróleo, pois na sua extração é preciso formar emulsões, que consiste em um sistema coloidal envolvendo a dispersão de um líquido no outro. E os tensoativos são usados para estabilizar as emulsões, pois diminuem a tensão interfacial através da formação de um filme, favorecendo a dispersão das gotas e estabilização da emulsão.
REFERENCIAL DA LITERATURA
A tensão superficial de todos os líquidos diminui com a elevação de temperatura. Isso porque as forças de coesão diminuem ao aumentar a agitação térmica. A água tem uma tensão superficial bastante elevada, devido às pontes de hidrogênio. Os eletrólitos aumentam a tensão superficial da água, porém o efeito é pequeno. Quanto mais volátil o líquido menor será a tensão superficial. Quanto à pressão de vapor quanto maior, menor será a tensão superficial e suas forças coesivas.
DETERMINAÇÃO DA TENSÃO SUPERFICIAL
	Quando se deixa escoar muito lentamente um líquido através de um tubo de vidro delgado formam-se gotas que aumentam progressivamente de peso e tamanho até o momento em que se desprende e cai. Ver a imagem a seguir:
Sequência de formação ao caimento de uma gota
	
Um dos métodos utilizados para medir a tensão superficial é o método do peso da gota (este usado na realização desse experimento) e também o método do estalagmometro de Trauber. 
O método do peso da gota, assim como todos aqueles que envolvem separação de duas superfícies, depende da suposição de que a circunferência multiplicada pela tensão superficial é a força que mantém juntas as duas partes de uma coluna líquida. Quando está força está equilibrada pela massa da porção inferior, a gota se desprende. 
Neste caso, a tensão superficial é calculada pela equação:
Teremos então:
Onde: γ1 é a tensão superficial do líquido em estudo; γ2 é a tensão superficial da água, dita como padrão. m1= massa do líquido e m2= massa da água;
No método do estalagmómetro de Traube, deixa-se gotejar livremente uma determinada quantidade do líquido em questão e se conta o número de gotas que corresponde a este volume. A experiência se repete com o mesmo volume de um líquido de referência e a tensão superficial do líquido problema. Matematicamente:
OBJETIVO
	O objetivo desta prática é determinarmos a tensão superficial pelo método do peso da gota, com uso da pipeta e da bureta. 
Onde: γ é a tensão superficial dos líquidos; n o número de gotas formadas e as densidades dos respectivos líquidos.
METODOLOGIA
	A tabela abaixo lista os materiais e substâncias utilizadas para a realização da prática:	
	Materiais e substâncias utilizadas para realização do experimento sobre tensão superficial 
	MATERIAIS
	SUBSTÂNCIAS
	Pipeta
	Álcool Etílico
	Termômetro
	Acetona
	Bureta
	Água destilada
	Balança analítica
	
	Becker
	
O experimento iniciou-se com a aferição da temperatura ambiente inicial, com o termômetro. Logo após determinou-se o peso das gotas utilizando o método da pipeta e da bureta. O equipamento stalagnômetro não foi utilizado, pois não estava em condições de uso. Colocou-se no suporte a pipeta com água destilada, de maneira a deixá-la na posição vertical, então colocou-se um volume não estipulado de água destilada na pipeta e deixou-se pingar 20 gotas em um becker seco, contando gota por gota. Logo em seguida, pesou-se na balança analítica a massa das 20 gotas de água. Fez-se este procedimento outra vez para água, de modo a obter uma média das massas. O procedimento também foi repetido para as soluções de NaCl (5% e 30%), para o álcool 40% e P.A. Com o auxilio da bureta, primeiramente lavou-a com água destilada, e acoplou-a em um suporte na posição vertical, então colocou-se um volume não definido de água na bureta, e deixou-se pingar 20 gotas em um becker seco, contando cada uma das gotas. Na balança analítica pesou-se as 20 gotas para cada solução de NaCl (5% e 30%), para o álcool 40% e por fim do experimento, aferiu-se atemperatura final.
RESULTADOS E DISCURSSÕES
Temperatura inicial: 27ºC
Temperatura final: 27ºC
Anotação experimental (pipeta)
	Solução (%)
	Massa de 20 gotas(1ºmedição)
	Massa de 20 gotas (2º medição)
	Média das massas (g)
	Massa de 1 gota
	 (dinas/cm)
	Água destilada
	1,1226
	1,1549
	1,13875
	0,056937
	72,3851
	Solução NaCl5
	1,1625
	1,1512
	1,15685
	0,057842
	73,5072
	Solução NaCl30
	1,2445
	1,2597
	1,2521
	0,062605
	78,8976
	Álcool 40
	0,6099
	0,6238
	0,61685
	0,0308425
	39,1962
	Álcool PA
	0,4140
	0,4134
	0,4137
	0,020685
	26,2880
Anotação experimental (bureta)
	Solução (%)
	Massa de 20 gotas(1ºmedição)
	Massa de 20 gotas (2º medição)
	Média das massas (g)
	Massa de 1 gota
	 (dinas/cm)
	Água destilada
	0,8228
	0,8378
	0,8303
	0,041515
	72,3562
	Solução NaCl5
	0,8746
	0,8846
	0,8796
	0,04398
	76,6524
	Solução NaCl30
	0,9904
	0,9806
	0,9855
	0,049275
	85,8810
	Álcool 40
	0,4251
	0,4241
	0,4246
	0,049275
	37,0016
	Álcool PA
	0,3014
	0,3010
	0,3012
	0,01506
	26,2479
APLICAÇÃO DOS RESULTADOS EXPERIMENTAIS
1. Como um tensoativos quebra a tensão superficial? 
Quando um tensoativo é adicionado à água, 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 (cabeças 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. 
2. O que são micelas? Faça uma ilustração.
 É a união de várias moléculas de tensoativos que funciona diminuindo a área de contato entre as cadeias hidrocarbônicas (cauda apolar) do tensoativo e a água (polar), já que são quimicamente incompatíveis. A formação do agregado leva o tensoativo a uma situação onde as cabeças hidrofílicas estão muito próximas umas das outras, gerando repulsão eletrostática que se opõe ao processo de micelização. Neste contexto os contra íons (do próprio tensoativo ou aditivos) desempenham um papel fundamental, blindando a carga do agregado e diminuindo o potencial elétrico e a repulsão entre as cabeças das moléculas. São as micelas os indivíduos responsáveis pela catálise micelar e solubilização de gorduras. 
3. Como são constituídos e como se classificam os surfactantes? Dê exemplos. 
 São constituídos por longas cadeias carbônicas (hidrofóbicas) com um grupo hidrofílico em uma de suas extremidades. Essa propriedade permite ao surfactante interagir tanto com substâncias polares (água) quanto com as apolares (sujeira). Dentre os tipos de tensoativos encontrados, temos os catiônicos, aniônicos e os não-iônicos. Os surfactantes mais comuns são os aniônicos que apresentam sulfato na estrutura, como o lauril sulfato de sódio e lauril sulfato de amônio. O lauril sulfato de sódio é, provavelmente, o agente surfactante mais utilizado nas indústrias de cosméticos. É relativamente uma matéria-prima barata, produz bastante espuma e é um agente de limpeza eficiente. 
4. Agentes emulsificantes são capazes de impedir que os componentes (disperso e dispersante) de uma emulsão se separem. Caseínas do leite, detergente e gema do ovo são agentes emulsificadores. Justifique e explique como funciona.
 Agentes emulsificantes de ocorrência natural, os quais incluem proteínas, gomas, amidos e derivados dessas substâncias, estabilizam emulsões pela adsorção sobre a interface óleo-água. Por causa de suas naturezas macromoleculares e suas multiplicidades de grupos hidrofóbicos e hidrofílicos, eles podem ser mantidos fortemente e produzir emulsões muito estáveis. 
5. Defina molhabilidade e ângulo de contato. Representar a molhabilidade pelo ângulo entre o contorno da gota e a interface sólido/líquido.
 Molhabilidade é a habilidade de um líquido em manter contato com uma superfície sólida, resultante de interações intermoleculares quando os dois são colocados juntos. O grau de umectação (molhabilidade) é determinado por um equilíbrio às forças de aderência e coesivas. Pode ser determinada a partir do ângulo que o líquido forma na superfície de contato com o sólido, denominado ângulo de contato; um menor ângulo de contato, maior molhabilidade.
7. Calcular a tensão superficial das soluções utilizadas na prática. Cálculos da questão 4.1.7. No Anexo. 
9. Dê sugestões interessantes sobre a prática, que possa contribuir para as experiências futuras. 
 Em um bom experimento é necessário tomar todos os cuidados possíveis para a obtenção de resultados próximos aos reais, é muito importante que quando o aluno estiver realizando o experimento é necessário ter atenção no momento de contagem de gotas para ambas as substâncias, bem como da manutenção do mesmo ajuste na válvula da bureta para as diferentes substâncias e também no manuseio da balança analítica tendo em vista que pequenas falhas apresentadas poderão comprometer o experimento de forma significante,
CONCLUSÃO
	Podemos concluir que o método do peso da gota aplicado aos métodos da bureta e pipeta, corresponderam muito bem ao contribuírem para determinação da tensão superficial de forma precisa. E quanto aos erros que obtivemos é aceitável diante das condições do experimento.
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS 
Tensão Superficial dos Líquidos: Disponível em: https://www1.univap.br/spilling/FQE1/FQE1_EXP5_TensaoSuperficialGota.pdf
 Tensão Superficial: água. Disponível em: http://www.cdcc.usp.br/exper/fundamental/roteiros/ts4aop.pdf
O método da gota pendente para medir a tensão superficial. Disponível em: file:///C:/Users/WINDOWS7/Downloads/8_ANEXOS.pdf
As propriedades das superfícies líquidas. Disponível em: http://w3.ufsm.br/juca/tensao.htm 
Componente Físico-Química Experimental. Apostila da componente oferecido pelo Departamento de Química da UEPB, Campina Grande.
A Tensão Superficial. Disponível em: http://www.searadaciencia.ufc.br/tintim/fisica/tensaosuperficial/tintim2.htm