EXPERIMENTO 7 - FÍSICO QUÍMICA Tensão Superficial

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UNIVERSIDADE FEDERAL DA GRANDE DOURADOS - UFGD 
FACULDADE DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA - FACET 
CURSO: QUÍMICA LICENCIATURA 
 
 
 
Físico-Química Experimental 
 
 
 
Tensão Superficial 
 
 
Kéthelin Fagundes Pussi 
Mariana Pache de Oliveira 
 
Prof​a​. Dra. Adriana Evaristo de Carvalho 
 
 
 
 
 
 
 ​Dourados-MS 
 2019 
 
1. INTRODUÇÃO 
A tensão superficial é um fenômeno físico, ocorrendo na superfície dos líquidos, e 
também pode ocorrer na interface entre dois líquidos, chamada assim de tensão interfacial. A 
tensão é causada por forças coesivas entre as moléculas fazendo a superfícies ou interface dos 
líquidos se comportarem como membranas.​[2] 
As moléculas internas do líquido são atraídas pelas forças de coesão em todas as 
direções, enquanto que as moléculas da superfície são apenas atraídas por moléculas do 
interior. Sendo assim na superfície do líquido cria-se uma membrana, ou seja, uma tensão.​[2] 
 
(FONTE:​ ​http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/surten.html#c3​) 
A tensão superficial γ​0 de um líquido é definida como a força que atua ortogonalmente a 
qualquer segmento unitário imaginado na superfície do líquido. Entretanto essa definição é 
apropriada ao caso de filmes líquidos, mas para outros caso conduz a erros, pois não existe 
uma membrana elástica ou uma força tangencial como tal numa superfície de um líquido 
puro. 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.​[1] 
A tensão superficial é importante para a tecnologia de polímeros em vários processos 
de engenharia, como por exemplo, espumantes, suspensões e molhabilidade. É possível 
observar a tensão superficial no cotidiano, como insetos pousando ou andando sobre a 
superfície da água, e a forma esférica das gotas.​[4] 
 
2 
 
 
2. OBJETIVOS 
Medir a tensão superficial de álcool etílico e de soluções de NaCl e de detergente de 
diferentes concentrações. 
3. MATERIAIS E MÉTODOS 
 
Tab.1- Materiais e Reagente 
Materiais Reagentes 
Suporte Universal Água Destilada 
Bureta de 25mL Álcool Etílico Absoluto 
Béqueres Soluções de NaCl 1%; 2%; 4%; 8%; 15% em 
massa 
 Soluções de detergente 0,1; 0,2; 0,6; 1; 2 
gramas de detergente por 100 gramas de água 
 
Prendeu-se a bureta no suporte, e completou com álcool etílico absoluto até a marca de 
20 mL. Com o béquer abaixo da bureta, abriu-se a torneira de maneira que escorresse o 
líquido de gota em gota, até atingir a marca de 23mL. Enquanto o álcool pingava, contou-se 
as gotas e anotou-se. Repetiu-se o processo com água destilada, com as soluções de NaCl e de 
detergente. 
 
4. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 
Inicialmente, foi colocou-se uma bureta de 25 mL em um suporte universal. Assim, a 
mesma foi completada com CH​3​CH​2​OH​(l) e determinado o número de gotas que se formava 
para 3 mililitro. Em seguida, repetiu-se o procedimento anterior utilizando para água 
destilada. Logo após, repetiu-se as medidas utilizando soluções de NaCl​(aq) 1, 2, 4, 8 e 15% 
em massa, e soluções de detergentes em diferentes concentrações de 0,1, 0,2, 0,4, 0,6, 1,0 e 
2,0%. 
3 
 
5. RESULTADOS E DISCUSSÕES 
 
O método utilizado para determinação da tensão superficial ​no presente experimento 
correspondeu ao de peso da gota, o qual é mais geral tanto para a tensão superficial como para 
a tensão interfacial, levando em consideração a exatidão e a velocidade da mesma. Assim, 
conhecendo o valor da tensão superficial da água, as densidades (da e dl) e os números de 
gotas (nl e na), é possível determinar o valor da tensão superficial de outros líquidos, como o 
álcool etílico, de soluções de NaCl e de detergente, conforme equação 1 abaixo: 
 γl
γa = dl •na
da• nl ​(1) 
Sendo assim, tornou-se necessário identificar o número de gotas contidas em 3 mL de 
cada espécie química utilizada no experimento (H ​2​O, C​2​H ​5​OH, NaCl e detergente) conforme 
apresentado na Tabela 1. Posteriormente serão apresentados os cálculos de tensão superficial, 
por meio do uso da equação 1, considerando as propriedades conhecidas da água como: 
tensão superficial, densidade e número de gotas, para determinação da tensão superficial dos 
demais líquidos. 
Tabela 2 - ​Número de gotas presente em 3 mL de cada substância. 
Espécie química Concentração (% m/v) Gotas em 3 mL 
Álcool etílico (C ​2​H​5​OH) Absoluto 172 
Água destilada (H​2​O) Destilada 65 
Cloreto de sódio (NaCl) 1 73 
Cloreto de sódio (NaCl) 2 72 
Cloreto de sódio (NaCl) 4 71 
Cloreto de sódio (NaCl) 8 70 
Cloreto de sódio (NaCl) 15 67 
Detergente 0,1 70 
Detergente 0,2 74 
Detergente 0,4 85 
Detergente 0,6 101 
4 
 
Detergente 1,0 121 
Detergente 2,0 137 
 
Nesta prática, o líquido com propriedades definidas previamente foi a água, enquanto 
o álcool etílico absoluto (etanol), as soluções de detergente e de NaCl em diferentes 
concentrações eram o foco de análise para a determinação da tensão superficial. Dessa forma, 
tomou-se os parâmetros de densidade tabelados abaixo para tal determinação. 
 
Tabela 3 –​ Parâmetros de densidade das espécies químicas. 
Espécie química Densidade​ / ​g·mL​-1 
Água 1 
Detergente 1 
Álcool etílico absoluto 0,789 
Cloreto de Sódio 1 
 
O parâmetro de densidade específica para as soluções de cloreto de sódio é de 1 
g·mL​-1​, no entanto utilizou-se várias concentrações de solução, assim tomou-se uma 
densidade para cada concentração, conforme apresentado na tabela 4. O mesmo procedimento 
não foi utilizado para as soluções de detergente, pelo fato de ser difícil mensurar a densidade 
específica por conter diversos componentes em sua composição. E como tensão superficial da 
água usou-se o valor tabelado de 71,97 mN ​·​m​-1​, sendo essa grandeza expressa pelo sistema 
internacional de unidades (SI) em miliNewton por metro (mN/m). 
Tabela 4: ​Densidade para cada concentração da solução de cloreto de sódio. 
Concentração da 
solução de NaCl (m/v) 
Densidade​ ​em 
g·mL​-1 
1 1,01 
2 1,02 
4 1,04 
8 1,08 
5 
 
15 1,15 
 
Sendo assim, a partir desses parâmetros, tornou-se possível calcular as tensões 
superficiais para cada solução, por meio da equação matemática 1. 
● Determinação da tensão superficial do álcool etílico absoluto: 
γa
γetanol
= d •naetanol
da• netanol 
γetanol
71,97 mN /m = 1 ·172 gotas
g
mL
0,789 · 65 gotasgmL
 
21,81 mN·m​-1 γetanol = 
● Determinação da tensão superficial da solução de NaCl 1% m/v: 
γa
γNaCl
= d •naNaCl
da• nNaCl 
γNaCl
71,97 mN /m = 1 ·73 gotas
g
mL
1,01 · 65 gotasgmL
 
64,72 mN·m​-1 γNaCl = 
● Determinação da tensão superficial da solução de detergente 0,1% m/v: 
γa
γDt
= d •naDt
da• nDt 
γDt
71,97 mN /m = 1 ·70 gotas
g
mL
1 · 65 gotasgmL
 
66,82 mN·m​-1 γDt = 
Semelhantemente, utilizou-se a mesma equação para se obter as tensões superficiais de 
todas as soluções de cloreto de sódio e detergente emsuas respectivas concentrações. Sendo 
esses, apresentados na Tabela 5. 
Tabela 5 -​ ​Tensão superficial das soluções. 
Espécie química Concentração (% m/m) Tensão superficial (mN·m​-1​) 
Álcool etílico (C​2​H​5​OH) Absoluto 21,46 
Cloreto de sódio (NaCl) 1 64,72 
Cloreto de sódio (NaCl) 2 66,27 
Cloreto de sódio (NaCl) 4 68,52 
Cloreto de sódio (NaCl) 8 72,17 
6 
 
Cloreto de sódio (NaCl) 15 80,29 
Detergente 0,1 66,82 
Detergente 0,2 63,21 
Detergente 0,4 55,03 
Detergente 0,6 46,31 
Detergente 1,0 38,66 
Detergente 2,0 34,14 
 
A partir dos resultados experimentais obtidos sobre a tensão superficial das soluções, 
pode-se gerar os gráficos 1 e 2, os quais indicam a influência da variação da concentração em 
relação a tensão superficial. 
 
Gráfico 1 –​ Gráfico de γ ​vs​ concentração de Cloreto de Sódio 
7 
 
 
Gráfico 2 –​ Gráfico de γ ​vs​ concentração de detergente. 
 
A tensão superficial encontrada para o etanol absoluto está próxima ao valor 
encontrado na literatura, que é de 22,27 mN·m​-1​. Essa baixa tensão superficial, em relação à 
água, indica uma fraca interação intermolecular atuando sobre as moléculas que estão na 
superfície do etanol, ou seja ligação que ocorre entre átomos O-H···O. ​[3] Além disso, a água 
apresenta maior densidade que o álcool, o que acarreta em uma menor tensão superficial e um 
maior número de gotas. 
Já em relação a tensão superficial do NaCl, nota-se por meio do gráfico 1 uma linha 
proporcional entre a concentração da solução e a tensão superficial, ou seja, quando se 
aumenta a concentração aumenta-se a tensão superficial. Assim, pode-se explicar isso em 
relação à solvatação dos íons desse sal pela água. Considerando que a água atrai íons mais 
fortemente do que um íon atrai outro, além de ser capaz de formar uma camada de 
hidratação, aumentando o tamanho do íon.​[2] 
Em relação ao gráfico 2 de tensão superficial do detergente ​vs concentração de 
detergente nota-se uma tendência inversamente proporcional, isto é, quando aumenta-se a 
concentração de detergente, há uma diminuição da tensão superficial. Isso se dá devido a 
molécula de detergente romper as ligações de hidrogênio da água. Além disso, nota-se 
também que a adição de detergente diminui a tensão superficial da água, diferentemente da 
solução de NaCl, isso ocorre devido à estrutura do detergente, o qual possui uma parte polar e 
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outra parte apolar. Esta parte apolar constituí-se de cadeias carbônicas, normalmente muito 
extensas, o que aumenta a tendência de adsorção das moléculas na superfície ar-água, 
reduzindo assim a tensão superficial. 
Diante do presente experimento com as soluções de detergente, verifica-se que quando 
um surfactante é adicionado à água suas moléculas tentam se arranjar de modo a minimizar a 
repulsão entre grupos hidrofóbicos e a água, deste modo, os grupos polares ficam na solução 
aquosa, próximo à superfície, e os grupos apolares ficam na interface água-ar, minimizando o 
contato com a água, logo uma diminuição na tensão superficial da água. Já a parte polar da 
molécula adere às moléculas de água. 
 
 
6. CONCLUSÃO 
O método utilizado para a determinação da tensão superficial das soluções foi a do 
peso da gota, o qual gerou resultados relevantes e próximos dos valores apresentados pela 
literatura. Por exemplo, para a amostra de álcool etílico absoluto, obteve-se a tensão 
superficial de 21,46 mN·m​-1​, o que se aproxima do valor encontrado na literatura, que é de 
22,27 mN·m​-1​ em 25 ºC. 
Além disso, verificou-se que nas soluções de cloreto de sódio, ao se aumentar a 
concentração, aumenta a tensão superficial, chegando a ultrapassar a tensão superficial da 
água. Já nas soluções de detergente nota-se uma direta relação às forças intermoleculares 
presentes entre as soluções, notando-se que quanto maior a concentração das soluções de 
detergente, menor a tensão superficial, pois as moléculas de detergente rompem as ligações de 
hidrogênio da água, devido à sua parte hidrofílica​. 
 
 
 
 
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7. REFERÊNCIAS 
 
[1] Shawn D.J., 1975, ​Introdução a química dos colóides e de superfícies​, Editora 
Edgard Blucher, capítulo 4. 
 
[2] ​ATKINS, P. Físico - Química - Fundamentos. 3 ed. Rio de Janeiro: Editora LTC, 2001. 
 
[3] ATKINS P.; JONES, L. Princípios de Química, questionando a vida moderna e o meio 
ambiente. Bookman, Porto Alegre, 2001. 
 
[4] ​SATOS, J. S. Carvalho et al. AVALIAÇÃO DA TENSÃO SUPERFICIAL EM 
SOLUÇÕES DE POLIACRILAMIDAS NÃO-IÔNICA E ANIÔNICA. In: 
CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA QUÍMICA, 20. 2014, 
Florianópolis. ​COBEQ. ​Disponível em: 
<http://pdf.blucher.com.br.s3-sa-east-1.amazonaws.com/chemicalengineeringproceedings/c
obeq2014/0990-21866-162413.pdf>. Acesso em: 26 abr. 2019. 
 
 
 
 
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