FACULTAD DE ESTUDIOS

SUPERIORES
CUAUTITLÁN
Equipo 2:
Hernández Hernández Joseline
Olayo Aragón Ricardo Francisco
Quiriarte Villegas Brayan Gilberto
LABORATORIO DE FENÓMENOS DE
SUPERFICIES E IONES EN
SOLUCIÓN
Grupo 2401-A
Semestre 19-2
Práctica:
EFECTO DE LA TEMPERATURA
SOBRE LA TENSIÓN SUPERFICIAL
OBJETIVOS

1. Determinar experimentalmente los valores de tensión superficial de líquidos

puros, así como los cambios que pueda sufrir ésta con la temperatura.
2. Calcular la energía de superficie total de los líquidos utilizados en función de la
temperatura.
3. Determinar experimentalmente las constantes de Eötvös, Katayama y Van der
Waals-Guggenheim, las cuales representan modelos matemáticos que plantean la
dependencia de la tensión superficial con la temperatura.

INTRODUCCIÓN

Una de las características de la tensión superficial es que su valor disminuye cuando se

incrementa la temperatura, esto es porque aumenta la agitación térmica, es decir que las
moléculas que conforman el líquido aumentan su movimiento, lo que para efectos
prácticos resulta en una disminución de las fuerzas de cohesión que actúan sobre las
moléculas.

De esto se puede apreciar que la tensión superficial de un líquido tiende a cero siempre
que la temperatura de dicho sistema se acerca a la Temperatura crítica del sistema, esto
puede parecer un tanto obvio puesto que en ese punto no hay una clara distinción entre
el estado líquido y vapor de una sustancia y en consecuencia el espectador no puede
apreciar una interfaz bien definida o alguna superficie entre ambos. De lo anterior no
podemos decir mucho en términos matemáticos más que una simple relación en la que
la tensión superficial es inversamente proporcional a la temperatura.

Conocer que existe una dependencia de la tensión superficial con respecto a la

temperatura es importante puesto que esto nos indica que al consultar valores de
tensión superficial también hemos de consultar para que temperaturas están dados.
Como ya se indicó hay una tendencia de los líquidos a disminuir su tensión superficial
con respecto al aumento de temperatura, esta puede ser descrita por la regla de Eötvös
bajo la condición de que debe ser un líquido puro, además de conocer la densidad, la
masa molar y la temperatura crítica del líquido que deseamos analizar.
Ecuación de Eötvös:

𝛾 = 𝜅(𝑇𝑐 2− 𝑇)
2
𝑉3
Donde 𝜅=2.12 𝑑𝑖𝑛𝑎/𝐾𝑚𝑜𝑙 3
Tc= Temperatura crítica
T= Temperatura de trabajo
V= Volumen molar
DESARROLLO EXPERIMENTAL

MATERIAL
● 1 Tensiómetro capilar completo.
● 1 Vaso de precipitados de 1L.
● 4 Vasos de precipitados de 50 mL.
● 1 piseta.
● 1 propipeta de 20 mL.
● 1 parrilla con agitación magnética.
● 1 picnómetro de 10 mL.

REACTIVOS
● Etanol
● Metanol
● Propanol
● Benceno
● Agua destilada

PROCEDIMIENTO

1. Colocar aproximadamente 50 mL del disolvente en estudio en el tensiómetro

capilar haciendo coincidir el nivel del disolvente con el cero del tubo capilar.
2. Calcular el radio del tubo capilar con un disolvente (polar o no polar) de tensión
superficial conocida.
3. Determinar la altura (h) para cada disolvente que asciende por el tubo capilar a
las siguientes temperaturas 20 ó temperatura ambiente, 30, 40 y 50 °C.
4. Hacer los cálculos necesarios para obtener el valor de la tensión superficial a las
diferentes temperaturas.
RESULTADOS

Obtuvimos la densidad de los reactivos utilizando el picnómetro:

𝑚 𝑚𝑝𝑖𝑐,𝑙𝑙𝑒𝑛𝑜 − 𝑚𝑝𝑖𝑐,𝑣𝑎𝑐í𝑜
𝜌= =
𝑣 𝑣𝑝𝑖𝑐

*Agua:
Masa del picnómetro vacío: 13.6238 g
Masa del picnómetro lleno: 23.4209 g
𝑚 23.4209 𝑔 − 13.6238 𝑔
𝜌= = = 0.97971 𝑔/𝑚𝐿
𝑣 10 𝑚𝐿
*Metanol:
Masa del picnómetro vacío: 13.6238 g
Masa del picnómetro lleno: 21.3696 g
𝑚 21.3696 𝑔 − 13.6238 𝑔
𝜌= = = 0.77458 𝑔/𝑚𝐿
𝑣 10 𝑚𝐿
*Etanol:
Masa del picnómetro vacío: 13.6238 g
Masa del picnómetro lleno: 20.6678 g
𝑚 20.6678 𝑔 − 13.6238 𝑔
𝜌= = = 0.7044 𝑔/𝑚𝐿
𝑣 10 𝑚𝐿
*Propanol:
Masa del picnómetro vacío: 13.6238 g
Masa del picnómetro lleno: 21.6478 g
𝑚 21.6478 𝑔 − 13.6238 𝑔
𝜌= = = 0.8024 𝑔/𝑚𝐿
𝑣 10 𝑚𝐿
*Benceno:
Masa del picnómetro vacío: 13.6238 g
Masa del picnómetro lleno: 22.2600g
𝑚 22.600 𝑔 − 13.6238 𝑔
𝜌= = = 0.86362 𝑔/𝑚𝐿
𝑣 10 𝑚𝐿

Para conocer el radio del capilar: Utilizamos una líquido con tensión superficial conocida,
en este caso el agua.
2𝛾 2(72.8 (𝑔𝑐𝑚/𝑠 2 )//𝑐𝑚)
𝛾 = ℎ𝑔𝜌𝑟
2
𝑟= = = 0.047𝑐𝑚
ℎ𝑔𝑝 (3.2𝑐𝑚)(981 𝑐𝑚/𝑠 2 )(0.9797 𝑔/𝑐𝑚3 )

A través del método de ascensión capilar podemos determinar la tensión superficial ya

conocido el radio.
EJEMPLO:
Agua a 40°C
3 ∗981 𝑐𝑚/𝑠2 ∗0.047𝑐𝑚 𝑑𝑖𝑛𝑎
𝛾 = 3.0𝑐𝑚∗0.99𝑔/𝑐𝑚 2
=67.56
𝑐𝑚

Tabla 1. Resultados experimentales

Disolvente Tempera- Densidad Altura Tensión
tura (g/cm3) (cm) superficial
(°C) (dina/cm)

Agua 26 1.00 3.2 3.2 3.2 72.8

30 1.00 3.1 3.0 3.1 72.8

40 0.99 3.0 3.0 2.9 67.56

50 0.99 2.8 2.8 2.9 63.061

Metanol 26 0.7858 2.6 2.6 2.6 46.47

30 0.7821 2.6 2.6 2.6 46.25

40 0.7728 2.55 2.55 2.55 44.83

50 0.7708 2.5 2.5 2.5 43.83

Etanol 26 0.99973 2.8 2.8 2.8 63.52

30 0.99568 2.7 2.7 2.7 61.15

 40 0.99225 2.6 2.6 2.6 58.69

50 0.99007 2.3 2.3 2.3 51.80

Propanol 26 0.54 2.51 2.51 2.51 30.711

30 0.53 2.5 2.49 2.5 30.14

40 0.52 2.49 2.5 2.49 29.45

50 0.51 2.48 2.49 2.47 28.65

Benceno 26 0.8736 3.5 3.5 3.5 69.55

30 0.8701 3.4 3.4 3.4 67.30

40 0.8695 3.4 3.4 3.4 67.25

50 0.8681 3.3 3.3 3.3 65.17

Gráfica 1. Tensión superficial vs Temperatura.

 - ENERGÍA DE SUPERFICIE TOTAL a 40°C

𝐹 = 𝐸 = 𝛾2𝛱𝑟

Agua
𝑑𝑖𝑛𝑎𝑠
𝐸 = (67.56 )(2𝛱)(0.047𝑐𝑚) = 19.9511 𝒅𝒊𝒏𝒂𝒔
𝑐𝑚

Metanol
𝑑𝑖𝑛𝑎𝑠
𝐸 = (44.83 )(2𝛱)(0.047𝑐𝑚) = 𝟏𝟑. 𝟐𝟑𝟖𝟕 𝒅𝒊𝒏𝒂𝒔
𝑐𝑚

Etanol
𝑑𝑖𝑛𝑎𝑠
𝐸 = (58.69 )(2𝛱)(0.047𝑐𝑚) = 17.3317 𝒅𝒊𝒏𝒂𝒔
𝑐𝑚

Propanol
𝑑𝑖𝑛𝑎𝑠
𝐸 = (29.45 )(2𝛱)(0.046𝑐𝑚) = 𝟖. 𝟔𝟗𝟔𝟗 𝒅𝒊𝒏𝒂𝒔
𝑐𝑚

Benceno
𝑑𝑖𝑛𝑎𝑠
𝐸 = (67.25 )(2𝛱)(0.046𝑐𝑚) = 𝟏𝟗. 𝟖𝟓𝟗𝟔 𝒅𝒊𝒏𝒂𝒔
𝑐𝑚

- TEMPERATURA CRÍTICA Y LA CONSTANTE DE EÖTVÖS

Para encontrar la constante de Eötvös, un paso previo es calcular la energía molar
superficial, de modo que la constante está en función de ésta última.
𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑐𝑢𝑙𝑎𝑟
𝑣𝑚 = = [𝑐𝑚3 /𝑚𝑜𝑙] ＾
𝜌
𝑬𝒏𝒆𝒓𝒈í𝒂 𝒎𝒐𝒍𝒂𝒓 𝒔𝒖𝒑𝒆𝒓𝒇𝒊𝒄𝒊𝒂𝒍 = 𝜸 (𝒗𝑴 ) 𝟐/𝟑
= [𝑱/𝒎𝒐𝒍]

Energía molar superficial (J/mol)

Temperatura Agua Metanol Etanol Propanol Benceno

(ºC)

25 506.89 555.84 1031.12 545.61 1401.39

 30 506.89 553.21 992.64 535.48 1356.05

40 470.40 536.22 952.71 523.23 1355.04

50 439.07 534.36 840.87 509.01 1313.13

Gráfica 2. Relación energía molar superficial y temperatura.

Recordando que la constante de Eötvös está en relación de la energía molar superficial,

las constantes de las sustancias estudiadas son:

Agua Metanol Etanol Propanol Benceno

k 2.9 0.95 7.23 1.42 2.99

La temperatura crítica es aquella temperatura donde es imposible licuar a un gas por

medio de compresión, tiene relación con la tensión superficial ya que mientras más cerca
este de esta temperatura, la tensión se acercará a 0. Conociendo la constante de Eötvös
es posible calcular la temperatura crítica de cada sustancia, sustituyendo los valores en
la ecuación de Ramsay:
2/3 𝛾(𝑉 𝑀 )2/3
𝛾 (𝑉𝑀 ) = 𝑘(𝑇𝑐 − 𝑇 − 6) 𝑇𝑐 = +𝑇+6
𝑘

Temperatura crítica
(K)

Agua 612.275
 Metanol 840.362

Etanol 632.122

Propanol 746.547

Benceno 639.189

- CONSTANTES DE KATAYAMA PARA EL BENCENO

Lo que hace Katayama para el desarrollo de su ecuación es que sustituye el valor de la
densidad en estado líquido agregando valores del estado gaseoso, quedando así su
ecuación:
𝝆𝑽 −𝝆𝑳 𝟎.𝟔𝟔𝟕 𝜸
𝛾 = 𝒌 (𝑻𝑪 − 𝑻) ( ) 𝒌= 𝝆 −𝝆
𝑴 (𝑻𝑪 −𝑻) ( 𝑽 𝑳 ) 𝟎.𝟔𝟔𝟕
𝑴

T (ºC) 25 30 40 50

K 4.8373 4.7668 4.9035 4.9271

- VAN DER WAALS PARA EL BENCENO

En concordancia con el principio de estados correspondientes, Van der Waals sugirió la
siguiente correlación:

𝛾
𝑇 𝑛 𝐼𝑛( 0 )
𝛾
𝛾= 𝛾0 [1 − (𝑇𝑐)] 𝑛= 𝑇
𝐼𝑛(1− )
𝑇𝑐
Donde:
𝛾0 = Es la tensión superficial a temperatura ambiente
T = Temperatura a la cual se quiere determinar la tensión superficial.
Tc = Temperatura crítica
n = Exponente con un valor de 11/9 para líquidos orgánicos y aproximadamente 1 para
metales fundidos

Datos del benceno:

𝛾0 =69.55 dinas/cm
𝛾 = 65.17dinas/cm
T= 50°C
Tc= 289.01°C

65.17 𝑑𝑖𝑛𝑎𝑠/𝑐𝑚
𝐼𝑛
69.55 𝑑𝑖𝑛𝑎𝑠/𝑐𝑚
𝑛= 50°𝐶 =0.3424
𝐼𝑛(1− )
289.01°𝐶

ANÁLISIS DE RESULTADOS

De acuerdo a los objetivos planteados, se pudo observar que, a medida del aumento de
temperatura, la tensión superficial disminuye, debido a que la influencia del medio
exterior se comprende, ya que las moléculas del medio ejercen acciones atractivas sobre
las moléculas situadas en la superficie del líquido, contrarrestando las acciones de las
moléculas del líquido.
A medida que la temperatura se acerca a la temperatura crítica, disminuye la fuerza
ejercida sobre las moléculas de la superficie y al llegar a la temperatura crítica, la tensión
superficial se desvanece.
El funcionamiento del material nos llevó a una limitación experimental, de la cual los
resultados no tuvieron coherencia alguna, además de que el porcentaje de error al medir
la densidad a distintas temperaturas era muy grande, por el tiempo en el que se tardaba
al depositar el líquido en el picnómetro, cuando este tenía que ser pesado la temperatura
del líquido no era la esperada. Además, que mientras subía la temperatura, se
empañaba el equipo provocando posibles errores de medición, al igual que después de
desmontar el equipo y prepararlo para el siguiente disolvente pudo no estar totalmente
limpio el capilar dejando algunas burbujas que también pudieron afectar los resultados.
Comparando las constantes calculadas (Eötvös y Katayama) existe una variación muy
alta entre los 2 valores, esto es debido a la que los datos experimentales no son
totalmente proporcionales de modo que al graficarse no se forma una línea recta
continua, generando la variación en la constante de Eötvös.
Las ecuaciones de Eötvös y los demás ya mencionados, nos ayudan a aproximar un
valor sobre la tensión superficial en función de la temperatura.
CONCLUSIONES
Los líquidos son sustancias que presentan un estado de agregación específico, en el
que sus partículas se encuentran lo suficientemente juntas para mantener una cohesión
mínima (no tanta como los sólidos, pero mucho más que los gases) y lo suficientemente
sueltas para permitir al mismo tiempo la fluidez. Una característica de los líquidos es
presentar tensión superficial, la cual, disminuye al aumentar la temperatura y
desaparecer cuando esta llega a su temperatura crítica, por el aumento de la energía
cinética, el movimiento térmico y las tendencias de escape.
La tensión superficial del agua es mucho mayor que la de los alcoholes y benceno, de
ahí la propiedad de formar gotas esféricas y de tener una mayor resistencia entre sus
moléculas.
BIBLIOGRAFÍAS

● Atkins, Physical Chemistry. Oxford University Press. 9th Edition. USA,2010.

● Levine. Principios de fisicoquímica. 6° Ed. Mcgraw-Hill, México 2014.
● Perry’s Chemical Engineers’ Handbook. 8a Edición. McGraw-Hill, 2007.
● http://servicios.infoleg.gob.ar/infolegInternet/anexos/50000-
54999/54303/norma.htm
● http://www.scielo.org.co/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0120-
62302010000200006
● http://www.scielo.org.co/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0120-
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● https://química.unam.mx/wp-content/uploads/2016/12/5benceno.pdf
● http://lqi.tripod.com/FQAv/temperat.htm