FISICOQUÍMICA DE SUPERFICIES

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1 FISICOQUÍMICA DE SUPERFICIES

2 Tabla XXIII-1.- Sistemas dispersos bifásicos.
Sólido Líquido Gaseoso 5. [SOL]1/[SOL]2 6. [LIQ]/[SOL] 7. [GAS]/[SOL] 2. [SOL]/[LIQ] 1.[LIQ]1/[LIQ]2 8. [GAS]/[LIQ] 3. [SOL]/[GAS] 4. [LIQ]/[GAS] FASE DISPERSA MEDIO DE DISPERSIÓN SÓLIDO LÍQUIDO GAS

3 Superficie/Unidad de volumen
Tabla XXIII-2. Intervalo de tamaño de partícula Longitud mayor (cm) Superficie/Unidad de volumen cm2/cm3 (cubos) 1 6 10 -1 (Suspensiones groseras) 10 -2 600 10 -3 6 • (Suspensiones ordinarias) 10 -4 6 • 104 Límite de resolución del microscopio óptico 10 -5 6 • 105 10 -6 6 • (Suspensiones coloidales típicas) 10 -7 6 • 107 10 -8 6 • Disoluciones verdaderas

4 Tabla XXIII-3. Aumento de superficie específica al dividir en
cubitos un cubo original de 1 cm. Número de cubos Longitud del lado Área de la superficie total Superficie específica (área/volumen) 1 1 cm 6 cm2 6 103 1 mm. 60 cm2 60 106 0.1 mm. 600 cm2 600 109 0.01 mm. 6000 cm2 6,000 1012 1.0  6 m2 60,000 1015 0.1  zona 60 m2 600,000 1018 0.01  coloidal 600 m2 6,000,000 1021 1.0 m 6000 m2 60,000,000

5 FISICOQUÍMICA DE SUPERFICIES
INTERFASE LÍQUIDO - GAS

6 Fig. XXIV-1. Fuerzas de tensión en la superficie de una gota.

7 Fig. XXIV-4. Aparato de elevación capilar diferencial.
h Fig. XXIV-4. Aparato de elevación capilar diferencial.

8 Fig. XXIV-5. Medida de la tensión
R Fig. XXIV-5. Medida de la tensión superficial por el método del anillo.

9 Fig. XXIV-6. Sección de la superficie de la curva.
Presión externa Pe Presión interna Pi Fig. XXIV-6. Sección de la superficie de la curva.

10 Fig. XXIV-7. Variación de la Gtotal , superficial (r2) y
3/2 rcrítica rcrítica Fig. XXIV-7. Variación de la Gtotal , superficial (r2) y volumétrica (r3), en función del radio de la partícula.

11 FISICOQUÍMICA DE SUPERFICIES
INTERFASE LÍQUIDO - LÍQUIDO

12 Fig. XXV-1. Trabajo de adhesión.
Estado inicial Estado final Aceite Aceite Agua Aire Agua Fig. XXV-1. Trabajo de adhesión.

13 Fig. XXV-2. Trabajo de cohesión.
Estado inicial Estado final Aceite Aceite Aire Aceite Fig. XXV-2. Trabajo de cohesión.

14 Aire Fig. XXV-3. Una gota de aceite que no se extiende en una superficie de agua. Aceite Agua Aire Aceite Fig. XXV-4. Extensión de aceite sobre una superficie de agua. Agua

15 Alcohol octílico Alcohol octílico Alcohol octílico Agua
Para separar el alcohol del agua ha de vencer la atracción de las cabezas polares del alcohol y las moléculas de agua Fig. XXV-5. Relación entre el trabajo de cohesión y el trabajo de adhesión. Alcohol octílico Alcohol octílico El trabajo de separación dependerá principalmente de la atracción mutua de las colas de las moléculas de alcohol Agua

16 Fig. XXV-6. Propiedades fisicoquímicas de
Presión osmótica Conductividad eléctrica Tensión superficial Turbidez c. m. c. 0.01 0.02 Fig. XXV-6. Propiedades fisicoquímicas de disoluciones de sulfato de dodecilo sódico.

17 FISICOQUÍMICA DE SUPERFICIES
INTERFASE SÓLIDO - LÍQUIDO

18 Fig. XXVI-1. Equilibrio de las fuerzas de tensión
Gas Líquido Sólido Fig. XXVI-1. Equilibrio de las fuerzas de tensión superficial en el perímetro de mojado.

19 Fig. XXVI-2. Esquema explicativo para la deducción
h  r r1 Fig. XXVI-2. Esquema explicativo para la deducción de la ecuación del ángulo de contacto.

20 Fig. XXVI-3. Método de la placa inclinada para
 Fig. XXVI-3. Método de la placa inclinada para la medida de los ángulos de contacto.

21 Fig. XXVI-4. Superficies contaminadas.
Agua Agua Vidrio Superficie hidrofóbica Fig. XXVI-4. Superficies contaminadas.

22 Fig. XXVI-5 . Tejido moderadamente tupido.
Agua  Aire Fig. XXVI-5 . Tejido moderadamente tupido.

23 Fig. XXVI-6. El ángulo de contacto gobierna la
Agua Partícula sólida  Fig. XXVI-6. El ángulo de contacto gobierna la flotación de un sólido en un líquido.

24 Fig. XXVI-7. Suciedad oleosa con partículas de polvo, carbón, etc.
Agua Suciedad Suciedad Sólido Sólido Fig. XXVI-7. Suciedad oleosa con partículas de polvo, carbón, etc.

25 Fig. IV-8. Suciedad fluida (aceite o grasa).
Agua Aceite Aceite Sólido Sólido  Fig. IV-8. Suciedad fluida (aceite o grasa).

26 FISICOQUÍMICA DE SUPERFICIES
ADSORCIÓN

27 Fig. XXVII-1. Tipos de superficie
Externa Interna Fig. XXVII-1. Tipos de superficie

28 Calor de adsorción química
X + X Energía potencial Energía de disociación de X2 C Energía de activación Distancia P Calor de adsorción física Calor de adsorción química M x x x Fig. XXVII-2. Curvas de energía potencial para adsorción física y química. M

29 Fig XXVII-3. Clasificación
Vads P0 II III Vm  Vm P0 P0 IV V P Fig XXVII-3. Clasificación de Brunauer de isotermas de adsorción. P0 = presión de vapor de saturación P0 P0

30 Fig. XXVII-4. Isoterma de adsorción de Langmiur.
P Fig. XXVII-4. Isoterma de adsorción de Langmiur.

31 Fig. XXVII-5. Modelo de B. E. T.
Capa i 3ª. capa 2ª. capa 1ª. capa Sólido Fig. XXVII-5. Modelo de B. E. T.

32 Fig. XXVII-6. Isotermo da adsorción de B. E. T.

33 Fig. XXVII-7. Representación de una interfase
  A A Región de composición variable s  s s s B B   Sistema ideal Sistema real Fig. XXVII-7. Representación de una interfase entre las fases de volumen  y  .

34 Fig. XXVII-8. Efecto de la polaridad y la longitud de la
Ac. butírico Ac. fórmico Ac. acétio Ac. propiónico Ac. acético Ac. propiónico Ac. butírico Ac. fórmico c (moles/litro) c (moles/litro) Disolución acuosa sobre carbón activado (no polar) Disolución en tolueno sobre sílica gel (polar) Fig. XXVII-8. Efecto de la polaridad y la longitud de la cadena de ácidos monocarboxílicos sobre su adsorción.

35 FISICOQUÍMICA DE SUPERFICIES
PROPIEDADES ELÉCTRICAS DE SUPERFICIE

36 Fig. XXVIII-1. Potencial de distribución a través de la intercara.
NMe4+ NMe4+ NMe4+ Cl - Cl - NMe4+ Cl - Cl - Cl - Cl - Cl - NMe4+ Cl - Cl - NMe4+ Cl - NMe4+ NMe4+ Cl - NMe4+ Cl - Cl - NMe4+ NMe4+ NMe4+ Cl - Cl - Cl - NMe4+ Cl - Cl - Cl - NMe4+ NMe4+ NMe4+ NMe4+ NMe4+ Cl - Cl - NMe4+ NMe4+ Cl - Cl - Cl - Cl - NMe4+ NMe4+ NMe4+ Cl - Cl - NMe4+ Cl - NMe4+ NMe4+ NMe4+ Cl - NMe4+ Cl - NMe4+ Cl - NMe4+ NMe4+ Cl - NMe4+ NMe4+ NMe4+ Cl - NMe4+ Cl - Cl - Cl - Cl - NMe4+ NMe4+ Cl - Cl - NMe4+ NMe4+ Fig. XXVIII-1. Potencial de distribución a través de la intercara.

37 Fig. XXVIII-2. Modelo de doble capa rígida.
Metal Electrolito – + – + – + – + – + – + – + – + – + x Fig. XXVIII-2. Modelo de doble capa rígida.

38 Fig. XXVIII-3. Doble capa difusa.
Metal Electrolito – + + - - - + – + - + + - - – + - - + – - + + - – - + - + + - + - – + - – + - + + - - – - + + - - + - + – + - x Fig. XXVIII-3. Doble capa difusa.

39 Fig. XXVIII-4. Modelo de Stern.
– + - + - + - + - - + – + + - - + - - + – + - + - + - + - – - + + - - + - + – + + - - + - + - + - – - + - + Doble capa difusa x Plano de corte Plano de Stern Superficie de la partícula Fig. XXVIII-4. Modelo de Stern.

40 z x r s l Vx Fig. XXVIII-5. Distribución de iones
+ - Superficie de deslizamiento - + z + - s - + Perfil de velocidad - + - + + - + - + - - + l - + - + - + - + Flujo de líquido Vx + - - + + - - + x Fig. XXVIII-6. Dimensiones del capilar. Fig. XXVIII-5. Distribución de iones cerca de la pared del capilar.

41 x x s r Superficie de deslizamiento Eje del tubo Perfil de velocidad
dx x s r x Distancia a la pared Fig. XXVIII-7. Representación esquemática del perfil de velocidad y variación del potencial con la distancia a la pared.

42 Fig. XXVIII-8. Variación de f ( • r) con  • r
1.5 f ( • r) 1.0 10 -1 1 10 1 10 2 10 3 10 4  • r Fig. XXVIII-8. Variación de f ( • r) con  • r

43 FISICOQUÍMICA DE SUPERFICIES
REOLOGÍA {PROPIEDADES MECÁNICAS}

44 Fig. XXIX-1. Aparición de la
deformación  bajo la acción de cizallamiento  Fig. XXIX-2. Deformación elástica.

45 comportamiento viscoso. FIG. XXIX-3. Flujo viscoso.
FIG. XXIX-4. Modelo del comportamiento viscoso. FIG. XXIX-3. Flujo viscoso.

46 FIG. XXIX-5. Viscosímetro de Ostwald.
B C r FIG. XXIX-5. Viscosímetro de Ostwald.

47 Fig. XXIX-6. Formas de estado
Seudo plástico Dilatante Plástico Velocidad de cizalladura Valor de fluencia Tensión de cizalladura Fig. XXIX-6. Formas de estado estacionario de flujo no newtoniano Fig. XXIX-7. Un ciclo tixotrópico.

48 Fig. XXIX-8. Flujo plástico.
FN Fig. XXIX-9. Modelo de plasticidad. Fig. XXIX-8. Flujo plástico.

49 Fig. XXIX-10. Modelo de Maxwell.

50 Fig. XXIX-11. Relajación de las tensiones.
t r t Fig. XXIX-11. Relajación de las tensiones.

51 Fig. XXIX-12. Modelo de Kelvin.
tr Fig. XXIX-13. Efecto elástico residual. Fig. XXIX-12. Modelo de Kelvin.

52 Fig. XXIX-14. Modelo de aparición de las tensiones internas.

53 Fig. XXIX-16. Comportamiento viscoplástico.
Fig. XXIX-15. Modelo de Bigman.

54 Tabla 12. Escala que muestra la extensión de los valores
humectantes y de extensión Agentes La mayoría de los antiespumantes agentes Emulgentes W/O Agentes Emulgentes O/W Agentes detergentes Agentes solubilizantes Agentes 00 03 06 09 12 15 18 LIPÓFILO HIDRÓFILO Tabla 12. Escala que muestra la extensión de los valores HLB de diversos agentes surfactantes.