Tensión superficial e interfacial de los líquidos explicada
La tensión superficial e interfacial de un líquido permite sacar conclusiones sobre cuán bien el líquido se extiende sobre un sólido o se mezcla con otro líquido. Puede medirse tanto con métodos ópticos como basados en la fuerza. Tensiones interfaciales especialmente bajas pueden determinarse mediante el método de gota giratoria.
¿Qué son la tensión superficial e interfacial?
Para los líquidos, la tensión interfacial puede equipararse con la energía interfacial. Esto no es posible para los sólidos. Mientras que el término tensión interfacial se refiere a las interfaces entre dos líquidos, el término tensión superficial se refiere a las interacciones entre un líquido y una fase gaseosa. Un ejemplo es la tensión superficial del agua frente al aire. La tensión superficial tiene el símbolo σ y se expresa en N/m.
Los líquidos siempre tienden a reducir su interfaz. Un ejemplo es una gota de agua en el aire: prefiere formar una esfera, porque una esfera tiene la menor área de contacto posible con el aire circundante. La gravedad actúa como una fuerza externa sobre esta esfera y la alarga, por lo que surge la típica forma de gota de los líquidos.
¿Cuáles son los efectos de la tensión superficial?
En aplicaciones prácticas, determinar la tensión superficial nos permite ver cómo los líquidos humedecen un sólido, cómo se mezclan con otro líquido y cómo se comportan frente a un gas. En general, cuanto mayor es la tensión superficial, mayores son las interacciones dentro de la fase. Esto significa que los líquidos con mayor tensión superficial son menos propensos a mezclarse con otra fase.
Un ejemplo: la tensión superficial del agua (frente al aire) es de 72,8 mN/m a 20 °C, y por tanto es relativamente alta. La tensión superficial es la razón por la que se forma una película
en la superficie del agua. Por eso, por ejemplo, un clip flota en la superficie del agua y un insecto zapatero puede caminar sobre el agua. El aceite, en cambio, tiene una tensión superficial de solo unos 35 mN/m; por eso el aceite se extiende fácilmente sobre una superficie o la humedece más fácilmente. Esta propiedad se aprovecha, por ejemplo, en los llamados aceites penetrantes.
Aplicaciones prácticas para la determinación de la tensión superficial de los líquidos
En química y ciencia de materiales, la medición de la tensión superficial proporciona información importante sobre el comportamiento de los líquidos en las superficies. Esto es relevante, por ejemplo, en el desarrollo de recubrimientos y pinturas. Una baja tensión superficial puede hacer que los líquidos se extiendan fácilmente sobre las superficies y formen un recubrimiento uniforme, mientras que una alta tensión superficial puede provocar una humectación desigual.
En la industria alimentaria, medir la tensión superficial es importante para garantizar la calidad de los alimentos. Si la tensión superficial es demasiado alta, los líquidos no penetran bien en las estructuras alimentarias, lo que resulta en una menor absorción de sabor y aroma. La tensión superficial adecuada también es importante para la formación de emulsiones y espumas.
En ciencias ambientales, medir la tensión superficial es importante para comprender el comportamiento de los líquidos en el medio ambiente. Esto puede ser importante, por ejemplo, en el estudio de derrames de petróleo en cuerpos de agua o en el desarrollo de agentes de limpieza ecológicos.
La medición de la tensión superficial también es de gran importancia en farmacia. La tensión superficial puede influir en la adsorción y liberación de medicamentos.
Métodos de medición para determinar la tensión superficial
Las tensiones superficiales e interfaciales pueden medirse utilizando un tensiómetro basado en la fuerza. Los métodos más comunes para medir tensiones superficiales e interfaciales son el método de la placa de Wilhelmy y el método del anillo de Du-Noüy.
La tensión superficial e interfacial de los líquidos también puede determinarse utilizando un medidor óptico de ángulo de contacto. Aquí, se mide una gota colgante en el extremo de la aguja dispensadora. Este método se llama método de gota colgante.
Si se desean medir tensiones interfaciales muy bajas entre dos líquidos, el tensiómetro de gota giratoria es el instrumento de medición de elección. El método de gota giratoria se basa en la evaluación óptica del contorno de una gota en rotación.
