Energía interfacial explicada
Figura 1: Usando la energía interfacial, es posible hacer afirmaciones sobre las propiedades de humectación.
Para ampliar una interfaz, es necesario realizar un trabajo que desplace los átomos o moléculas hacia dicha interfaz. Este trabajo queda almacenado como energía en los átomos o moléculas situados en la interfaz y se conoce como energía interfacial.
¿Qué es la energía interfacial?
Los átomos o moléculas de un sólido o líquido están unidos por interacciones. Dentro de la fase, los átomos o moléculas están en equilibrio de fuerzas. En la interfaz, las fuerzas desde el exterior son mucho más débiles, por lo que existe una fuerza hacia el interior de la fase (ver Figura 2).
Para llevar un átomo o molécula a la interfaz de una fase en contra de ésta fuerza, debe realizarse un trabajo. Éste trabajo permanece almacenado en el átomo o molécula en la interfaz como energía potencial. La energía almacenada se denomina energía interfacial.
En otras palabras, la energía interfacial es la energía necesaria para ampliar la interfaz. En términos físicos, se requiere la energía ΔWInt para ampliar la interfaz en la cantidad ΔA. La energía interfacial ε se da en J/m2 y se define como:
¿Qué efectos tiene la energía interfacial?
Cuanto mayor sea la energía interfacial de un sólido frente al aire (también llamada energía superficial), menor será el ángulo de contacto. El ángulo de contacto es el ángulo que una gota de líquido forma sobre esta superficie. Si el ángulo de contacto es bajo, la humectación es mayor. Generalmente, esto significa que la adhesión entre el líquido y el sólido es mayor. En la industria - por ejemplo, en procesos de pegado e impresión - se desea una alta energía superficial del sólido.
¿Cuál es la diferencia entre energía interfacial, energía superficial, tensión interfacial y tensión superficial?
La energía interfacial es el término genérico que puede utilizarse para todos los límites de fase. Sin embargo, se han establecido términos separados para interfaces particularmente comunes. Para un límite de fase sólido-gas, a menudo se utiliza el término energía superficial.
La tensión interfacial es otra forma de describir una interfaz. Mientras que la energía interfacial describe la energía potencial que se requeriría para ampliar una interfaz, la tensión interfacial describe la fuerza de tracción que se opone a una ampliación de la interfaz. Mientras que la energía interfacial se mide en julios por metro cuadrado, la tensión interfacial tiene la unidad de Newtons por metro. Sin embargo, los dos conceptos están muy relacionados. De hecho, para los límites de fase líquido-líquido y líquido-gas, la energía interfacial o superficial es igual a la tensión interfacial o superficial. Por simplicidad, a menudo se utiliza el mismo símbolo σ en la literatura para la energía interfacial y superficial, así como para la tensión interfacial y superficial.
