Tensão superficial de soluções aquosas um tensioativo

12’13
Tensão superficial de soluções
aquosas um tensioativo
Relatório Laboratorial
Princípios de Química-Física
Prof. Mário Berberan e Santos
Felipe Henriques
Pedro Parreira
Tiago Henriques
| 69688
| 70111
| 69687
Grupo D, turno 3
1
TENSÃO SUPERFICIAL DE SOLUÇÕES AQUOSAS UM TENSIOATIVO | Relatório Laboratorial
2
Índice
Resumo ............................................................................................................................. 3
Introdução ........................................................................................................................ 4
Parte experimental ........................................................................................................... 7
Aparelhagem ................................................................................................................ 7
Reagentes ..................................................................................................................... 7
Método Experimental................................................................................................... 7
Calibração do tensiómetro ....................................................................................... 7
Preparação das soluções .......................................................................................... 7
Medição da tensão superficial.................................................................................. 8
Resultados e Discussão ..................................................................................................... 9
Conclusões ...................................................................................................................... 13
Bibliografia ...................................................................................................................... 15
MESTRADO INTEGRADO EM ENGENHARIA BIOMÉDICA 12’13 | [PRINCÍPIOS DE QUÍMICA-FÍSICA]
3
Resumo
Neste trabalho, estudaram-se as propriedades superficiais de soluções aquosas
diluídas de um tensioativo não iónico, Triton® X-100, através da medição da tensão
superficial em função da composição, tendo em conta pressão e temperatura
constantes. Deste modo, utilizou-se o método do anel, recorrendo a um tensiómetro
de du Noüy e realizando os testes com soluções aquosas de diversas concentrações.
Através do tratamento dos dados recolhidos, foi possível determinar a
constante de equilíbrio de adsorção (𝐾), a área molecular de soluto na superfície (𝜎2 ) e
a concentração micelar crítica (𝐶𝑀𝐶). Os valores obtidos para estes parâmetros foram
(13.20 ± 0.244) × 105 , (5.61 ± 0.104) × 10−19 𝑚2 e 0.236, [0.246; 0.227] 𝑚𝑀,
respetivamente.
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Introdução
O estudo da tensão superficial de soluções aquosas de um tensioativo
abordado neste trabalho representa um particular interesse no decorrer da cadeira de
Princípios de Química-Física, uma vez que é especialmente importante na consolidação
de conhecimentos lecionados na mesma.
Num meio líquido, as moléculas presentes estão sujeitas à interação isotrópica
com moléculas vizinhas, sendo que estas forças (atrativas ou repulsivas) dependem da
distância intermolecular entre as mesmas.
No interior do líquido, estas interações estão presentes homogeneamente em
todas as direções da molécula. No entanto, o mesmo não se verifica junto à superfície
do líquido. Nesta interface líquido-gás o efeito das forças deixa de ser homogéneo e
torna-se aparente a presença de dois hemisférios. Embora as forças na parte líquida se
mantenham iguais, estas estão quase ausentes na parte gasosa devido à muito
reduzida, ou quase inexistente, quantidade de líquido.
Figura 1 – Representação das tensões intermoleculares entre as moléculas de água. Nota-se a diferença entre as
tensões no interior do líquido e junto à superfície.
Com esta diferença, a interação no interior do líquido será muito superior à
exterior, resultando numa força atrativa, caso estas moléculas se afastem na vertical
de forma ascendente, sendo que as interações irão contrariar esse movimento. Estas
forças tendem a devolver o líquido à posição na qual possui a menor energia potencial,
leia-se a posição em que as moléculas se encontram o mais perto possível,
contrariando a aplicação de trabalho feita ao líquido (que implicaria um aumento da
energia potencial).
Isto levará a uma área de superfície mínima, que possui uma dada força
necessária a ser aplicada para retirar elementos da sua estrutura, denominada tensão
superficial – γ [Nm-1].
Esta tensão é uma unidade de energia por unidade de área, sendo que uma
variação de energia, fornecida como trabalho dw, resultaria numa variação de área dA,
a partir da relação dada pela equação seguinte:
𝑑𝑤 = 𝛾𝑑𝐴
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No trabalho laboratorial presente teremos em consideração não um líquido
puro, mas sim uma solução de um detergente em água, o detergente em causa sendo
o Triton® X-100.
Figura 2 – Estrutura molecular do Triton® X-100.
Este detergente é um tensioativo, uma molécula com uma parte polar e outra
apolar. Visto que a parte polar é hidrofÍlica, esta não tem problemas em interagir com
a água. No entanto a parte apolar é hidrofóbica e tende a afastar-se da água, sendo a
sua interação desfavorável em termos de entropia e entalpia. Desta forma é criada
uma camada superficial de detergente, coma a parte polar orientada para o interior e
a parte apolar para o exterior, diminuindo assim a interação da parte apolar com a
água.
Quanto maior for a concentração de detergente, mais densa será a camada
superficial e menor será a tensão superficial, pois a interação entre as moléculas será
menor com a distância acrescida entre as mesmas, resultante da presença do
detergente. A tensão continuará a diminuir até ser alcançada uma dada concentração
de detergente, em que o mesmo passará a formar micelas, estruturas esféricas com a
parte apolar das moléculas orientadas para o interior, sendo a superfície constituída
pela parte polar que interage com a água. A esta concentração denomina-se de
concentração micelar critica (CMC).
Sendo o objetivo deste trabalho envolve a análise da tensão superficial da
solução é importante ter em conta alguns aspetos, sendo a mais importante a
determinação da tensão superficial. Tendo em conta que estamos a lidar com uma
diluição de um soluto orgânico, iremos tirar partido da equação de Szyszkowski:
𝛾 = 𝛾0 −
𝑘𝐵 𝑇
𝜎2
𝑙𝑛(1 + 𝐾𝐶2 )
(1)
Em que 𝛾0 é a tensão superficial de água pura, 𝜎2 é a área molecular de soluto na
superfície, 𝐾 é a constante do equilíbrio de adsorção e 𝑘𝐵 é a constante de Boltzmann.
No entanto, visto que K é muito grande, havendo uma grande formação de
uma monocamada superficial, e consequentemente que KC>>1, temos a equação:
𝛾 = 𝛾0 −
𝑘𝐵 𝑇
𝜎2
𝑙𝑛𝐾 −
𝑘𝐵 𝑇
𝜎2
𝑙𝑛𝐶2
(2)
Com esta equação é então possível calcular os parâmetros K e C, caso os
valores de 𝛾 e 𝛾0 sejam conhecidos.
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É importante notar que esta função deixa de ser válida para concentrações
superiores à CMC, sendo que a tensão toma um valor aproximadamente constante
com o aumento da concentração. Desta forma podemos determinar a CMC analisando
a intersecção entre as duas retas.
Para determinar tensões vamos
recorrer ao método do anel. Este método
consiste em medir a força necessária para
destacar um anel de platina iridiada da
superfície líquida. Este valor é lido
utilizando um Tensiómetro de du Nouy,
dada pela seguinte relação:
𝛾 = 𝑎𝑆 + 𝑏
Sendo a e b obtidos através da calibração
com massas aferidas.
Figura 3 – Tensiómetro de du Noüy (Cambridge Instruments).
O líquido a medir é colocado numa tina termostatizada.
Por outro lado, a força exercida sobre a superfície da água é dada por:
𝑓 = 𝑚𝑔 = 4𝜋𝑅𝛾
(3)
Em que 𝑚 é a massa da coluna de água, 𝑔 é a aceleração gravítica e 𝑅 o raio do anel.
No entanto, como a coluna de água não é perfeitamente cilíndrica, aquilo que
na prática se determina é uma tensão superficial aparente 𝛾𝑎𝑝 , tal que:
𝑚𝑔
𝛾𝑎𝑝 = 4𝜋𝑅
(4)
A tensão necessita então de uma fator de correção (𝐹), resultando na relação:
𝛾 = 𝐹𝛾𝑎𝑝
(5)
O fator 𝐹 pode ser calculado com a equação de Zuidema e Waters apresentada
de seguida:
3.678×10−2 𝛾𝑎𝑝
𝐹 = 0.7250 + √
𝑅2
𝐷−𝑑
𝑟
+ 0.04534 − 1.679 𝑅
(6)
Sendo 𝑑 a massa volúmica da fase superior, 𝐷 a massa volúmica do líquido, 𝑅 o raio do
anel e 𝑟 o raio do fio de que é feito o anel. Visto que 𝑑 é muito pequeno pode afirmarse que 𝐷 − 𝑑 ≈ 𝐷.
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Parte experimental
Aparelhagem
Utilizou-se um tensiómetro de du Noüy (Cambridge Instruments), para medir a
tensão superficial das diferentes soluções, em conjunto com um anel de platina. De
referir que foram utilizadas massas aferidas de 0.1 g, 0.2 g e 0.5 g para fazer a
calibração do aparelho [1].
Reagentes
10-3
Usou-se uma solução aquosa de um tensioativo não iónico, o Triton® X-100, de
M, da Sigma Aldrich [2], com uma massa molar média de 624.8 g/mol.
Método Experimental
Esta atividade experimental foi dividida em três etapas.
Calibração do tensiómetro
Para a calibração do tensiómetro, foram utilizadas massas aferidas, colocandose um pedaço de papel sobre o anel para as suportar. Deste modo, obteve-se valores
de tensão superficial (S) para, posteriormente, representar os valores calculados de
𝑚𝑔
tensão (𝛾𝑎𝑝 = 4𝜋𝑅) em função dos obtidos (S), por forma a se obter uma reta de
calibração. De notar que foram realizadas duas medidas, no mínimo, para cada massa,
de modo a aumentar a precisão da medição.
Preparação das soluções
Através de uma solução-mãe de Triton® X-100 de 10-3 M, previamente
preparada, obtiveram-se 10 soluções (de 100 mL cada), por diluição em água destilada,
com as seguintes concentrações.
Tabela 1 – Volume retirado da solução-mãe para cada diluição, bem como respetiva concentração final.
Número da solução
M
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Volume retirado da solução-mãe (mL)
--60
50
40
30
20
10
8
6
4
2
Concentração (M)
1 × 10−3
6 × 10−4
5 × 10−4
4 × 10−4
3 × 10−4
2 × 10−4
1 × 10−4
8 × 10−5
6 × 10−5
4 × 10−5
2 × 10−5
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De notar que, se a solução-mãe de Triton® X-100 não se encontrasse
preparada, a massa deste reagente que se deveria pesar para obter a solução (com um
volume de 500 mL) pretendida apresenta-se nos seguintes cálculos.
𝑚 𝑇𝑟𝑖𝑡𝑜𝑛® 𝑋−100 = 𝑛. 𝑀 = 𝑐. 𝑉. 𝑀 = 0.3124 𝑔
Em que 𝑚 é a massa de Triton® X-100, 𝑛 é o número de moles, 𝑀 é o peso molecular e
𝑉 é o volume da solução.
Por conseguinte, os valores de volume a retirar da solução-mãe para cada
diluição, presentes na tabela anterior, foram calculados pela seguinte expressão.
𝑐𝑚ã𝑒 𝑉𝑚ã𝑒 = 𝑐𝑓𝑖𝑙ℎ𝑎 𝑉𝑓𝑖𝑙ℎ𝑎 ↔ 𝑽𝒎ã𝒆 =
𝑐𝑓𝑖𝑙ℎ𝑎 𝑉𝑓𝑖𝑙ℎ𝑎
𝑐𝑚ã𝑒
De referir que, após obtenção das soluções diluídas, a possível espuma
existente foi removida com o auxílio de um secador. Em seguida, foram colocadas num
termostatizador, com um valor de temperatura medida de 24.8 °𝐶 (~25 °𝐶).
Medição da tensão superficial
Ainda antes de se realizarem as medições da tensão superficial para as
diferentes soluções, foi necessário lavar o interior da célula de termostatização com
acetona e água destilada, bem como o anel, secando-o com papel de filtro. Acertou-se,
ainda, o zero do tensiómetro.
Em seguida, executaram-se as medições da tensão superficial das soluções,
começando pela água e seguindo por crescente de concentração até à solução-mãe,
de modo a minimizar possíveis contaminações. De notar que foram realizadas, no
mínimo três medições, para cada solução e que entre cada uma foi necessário lavar o
anel e a tina, cuidadosamente.
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Resultados e Discussão
Expõem-se, em seguida, os resultados obtidos ao longo da execução desta
atividade laboratorial, bem como a sua discussão.
Na primeira etapa experimental, a calibração do tensiómetro por massas
aferidas, foram registados os dados que se encontram na tabela seguinte.
Tabela 2 – Valores das massas aferidas, tensões medidas S (e respetiva média) e tensão aparente calculada.
Massa (g)
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
S1 (mN/m)
15.6
31.5
47.1
62.1
77.7
93.5
109.5
125.2
141.1
S2 (mN/m)
15.4
31.4
46.9
62
77.9
93.7
109.5
125.3
141.2
S médio (mN/m)
15.5
31.45
47
62.05
77.8
93.6
109.5
125.25
141.15
γap (mN/m)
8.283
16.566
24.849
33.132
41.415
49.698
57.981
66.264
74.546
Salienta-se que a tensão aparente calculada na tabela acima é obtida da
seguinte fórmula:
𝛾𝑎𝑝 =
𝑚𝑔
4𝜋𝑅
Em que 𝑚 é a massa aferida, 𝑔 é a aceleração gravítica (9.807 𝑚𝑠 −2 [6]) e 𝑅 é o raio do
anel (9.42197 × 10−3 )
Sendo assim, fez-se uma regressão com os dados de S médio e de γap da tabela
acima, como se pode na figura seguinte.
Reta de calibração
80.000
70.000
γap (mN/m)
60.000
50.000
40.000
30.000
20.000
10.000
0.000
10
30
50
70
90
110
130
150
Tensão S (mN/m) medida
Figura 4 – Reta de calibração obtida por regressão linear.
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De notar que a equação da reta de calibração é a seguinte.
𝑦 = 0.5284𝑥 + 0.1257
(7)
Deste modo, comparando a equação obtida pela regressão linear à equação
que relaciona γap e S, 𝛾𝑎𝑝 = 𝑎𝑆 + 𝑏, pode concluir-se que:
𝛾𝑎𝑝 = 0.5284 𝑆 + 0.1257
(8)
Sendo 𝑆 o valor lido no tensiómetro, 𝛾𝑎𝑝 o valor de tensão aparente calculado e 𝑎 e 𝑏
constantes de calibração. Assim, conclui-se que:



𝑎 = 0.5284 ± 0.00127
𝑏 = 0.1257 ± 0.112.
𝑅 2 = 0.999959498
A partir da equação da regressão anterior, é possível calcular os valores de
tensão superficial aparente das soluções diluídas através dos valores de S medidos,
estando esses dados presentes na tabela seguinte.
Tabela 3 – Valores de concentração, tensão S medida e sua média, tensão aparente γap, fator F e tensão real γ.
Solução
c (M)
ln(c )
Água
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
Mãe
0
2.00E-05
4.00E-05
6.00E-05
8.00E-05
1.00E-04
2.00E-04
3.00E-04
4.00E-04
5.00E-04
6.00E-04
1.00E-03
---10.820
-10.127
-9.721
-9.433
-9.210
-8.517
-8.112
-7.824
-7.601
-7.419
-6.908
S1
S2
S3
S
γap
(mN/m) (mN/m) (mN/m) médio (mN/m)
143.3
143.1
143.5
143.30 75.831
99.2
99.4
99.4
99.33
52.604
88.1
89.3
89.4
88.93
47.109
83.4
83.5
85.2
84.03
44.521
78.2
78.7
79.1
78.67
41.685
75.3
75.9
75.9
75.70
40.118
65.3
66
66.4
65.90
34.941
63.1
63.2
63
63.10
33.461
63.4
63.9
63.7
63.67
33.761
63.1
63.3
63
63.13
33.479
63.6
63.2
63.9
63.57
33.708
63.7
63.5
63.3
63.50
33.673
Fator
corretivo F
0.93736
0.91335
0.90720
0.90424
0.90093
0.89907
0.89280
0.89096
0.89134
0.89098
0.89127
0.89123
γ
(mN/m)
71.081
48.045
42.738
40.257
37.555
36.069
31.195
29.813
30.092
29.829
30.043
30.010
Salienta-se que, uma vez que o valor de tensão superficial lido no tensiómetro
não é o real, recorreu-se a uma equação que relaciona a tensão aparente 𝛾𝑎𝑝 com a
real 𝛾, através de um fator corretivo 𝐹, como se pode constatar em seguida.
𝛾 = 𝛾𝑎𝑝 𝐹
Não obstante, os valores de 𝐹 foram obtidos pela equação de Zuidema &
Waters.
3.678 × 10−2 𝛾𝑎𝑝
𝑟
√
𝐹 = 0.7250 +
+
0.04534
−
1.679
𝑅2
𝐷−𝑑
𝑅
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Em que 𝑅 é o raio do anel (9.42197 × 10−3 𝑚), 𝑟 é o raio do fio de que é feito o anel
(1.777 × 10−4 𝑚), 𝐷 é a massa volúmica do líquido (1 × 10−3 𝑘𝑔. 𝑚−3 ) e 𝑑 é a massa
volúmica da fase anterior, o ar, que é desprezável pelo que 𝐷 − 𝑑 ≈ 𝐷.
Pelos dados da tabela anterior, foi possível traçar o gráfico seguinte, dos
valores de tensão real em função do logaritmo neperiano das concentrações das
soluções, fazendo ainda uma regressão linear para dois conjuntos de pontos, em que
temos a equação do tipo 𝑦 = 𝑎. 𝑙𝑛(𝑐) + 𝑏.
γ em função de ln(c)
50.000
γ (mN/m)
45.000
40.000
y = 0.1168x + 30.842
R² = 0.1707
y = -7.3376x - 31.411
R² = 0.9986
35.000
30.000
-12.000
-11.000
-10.000
-9.000
-8.000
-7.000
-6.000
25.000
-5.000
ln(c) com c em M
Figura 5 – Valores da tensão real em função do logaritmo da concentração das soluções.
Da figura anterior retiramos que as equações das retas são as seguintes:
𝛾1 = 𝑎1 ln 𝑐 + 𝑏1 = −7.3376 𝑥 − 31.411
(9)
𝛾2 = 𝑎2 ln 𝑐 + 𝑏2 = 0.1168 𝑥 + 30.842
(10)
Sendo que as constantes são:



𝑎1 = −7.3376 ± 0.1355
𝑏1 = −31.411 ± 1.3095
𝑅 2 = 0.99863802



𝑎2 = 0.1168 ± 0.1486
𝑏2 = 30.842 ± 1.1270
𝑅 2 = 0.17067608
Através das retas anteriores é, assim, possível obter os parâmetros 𝜎2 e 𝐾, bem
como a concentração micelar crítica (CMC), que corresponde à intersecção das duas
retas:
𝛾1 = 𝛾2 ↔ 𝑎1 ln 𝐶𝑀𝐶 + 𝑏1 = 𝑎2 ln 𝐶𝑀𝐶 + 𝑏2
∴ 𝐶𝑀𝐶 =
𝑏2 −𝑏1
𝑎
𝑒 1 −𝑎2
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12
Por outro lado, pela equação de Szyszkowski, que relaciona a tensão superficial
com a absorção de solutos orgânicos nas soluções aquosas, é possível obter os valores
de 𝐾 e 𝜎2 .
𝑘𝐵 𝑇
𝑘𝐵 𝑇
ln 𝐾 −
ln 𝐶
𝜎2
𝜎2
𝛾 = 𝛾0 −
Em que 𝛾0 é a tensão superficial da água pura (72 𝑚𝑁/𝑚, valor teórico [3]), 𝑇 é a
temperatura ambiente (298.15 𝐾), 𝐶 é a concentração de soluto na solução, 𝑘𝐵 é a
constante de Boltzmann (1.38065 × 10−23 𝐽/𝐾 [7]), 𝜎2 é a área molecular de soluto na
superfície, e 𝐾 é a contante de equilíbrio de adsorção.
Deste modo, utilizando as constantes obtidas anteriormente obtidas temos:
𝑘𝐵 𝑇
𝑘𝐵 𝑇
∴ 𝜎2 = −
𝜎2
𝑎1
𝑎1 = −
𝑏1 = 𝛾0 −
Assim, foram
correspondentes:
calculados
𝑏1 −𝛾𝑜
𝑘𝐵 𝑇
ln 𝐾 ∴ 𝐾 = −𝑒 𝑎1
𝜎2
os
três
parâmetros
pretendidos
e
erros
Tabela 4 – Valores obtidos para a concentração micelar crítica, área de soluto na superfície, constante de equilíbrio
de absorção e erros associados.
Parâmetro
Valor obtido
𝑪𝑴𝑪 (𝒎𝑴)
0.236 [0.246; 0.227]
𝝈𝟐 (× 𝟏𝟎−𝟏𝟗 𝒎𝟐 )
5.61 ± 0.104
𝑲 (× 𝟏𝟎𝟓 )
13.20 [ 13.197; 12.208 ]
O cálculo dos erros associados a cada um dos parâmetros foi realizado através
da fórmula de propagação de erros e determinando os intervalos de erro.
𝜕𝐹 2
𝜎𝑦2 = ∑𝑛𝑗=1 (𝜕𝑥 )
𝑖
𝑥𝑖𝑒
𝜎𝑗2
(11)
Deste modo, o erro da área molecular de soluto à superfície, 𝜎2 , é obtido da
expressão:
𝜎𝜎2 = (
𝑘 𝑇
𝜕(− 𝐵 )
𝑎1
𝜕𝑎𝑎
) 𝜎𝑎1 =
𝑘𝐵 𝑇
𝑎1 2
𝜎𝑎1
(12)
O erro associado à constante 𝐾 foi calculado de forma análogo à anterior
Em relação à concentração micela crítica foram calculadas as interseções entre
as retas com valores do erro somado e subtraído.
𝛾1𝑆 = 𝛾2𝑆 ↔ (𝑎1 + 𝜎𝑎1 ) ln 𝐶𝑀𝐶 + (𝑏1 + 𝜎𝑏1 ) = (𝑎2 + 𝜎𝑎2 ) ln 𝐶𝑀𝐶 + (𝑏2 + 𝜎𝑏2 )
𝛾1𝑖 = 𝛾2𝑖 ↔ (𝑎1 − 𝜎𝑎1 ) ln 𝐶𝑀𝐶 + (𝑏1 − 𝜎𝑏1 ) = (𝑎2 − 𝜎𝑎2 ) ln 𝐶𝑀𝐶 + (𝑏2 − 𝜎𝑏2 )
∴ 𝐶𝑀𝐶𝑆 = 0.246 𝑚𝑀 𝑒 𝐶𝑀𝐶𝑖 = 0.227 𝑚𝑀
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13
Conclusões
Após realizada esta atividade constatou-se que a recolha de dados para o
tratamento dos mesmos e cálculo dos diversos parâmetros solicitados pelo professor,
além de morosa é também pouco rigorosa, uma vez que consiste da observação a olho
de valores analógicos.
Neste sentido os resultados obtidos foram os seguintes:
Tabela 5 – Principais resultados desta atividade laboratorial.
Parâmetro
Valor obtido
𝑪𝑴𝑪 (𝒎𝑴)
0.236 [0.246; 0.227]
𝝈𝟐 (× 𝟏𝟎−𝟏𝟗 𝒎𝟐 )
5.61 ± 0.104
𝑲 (× 𝟏𝟎𝟓 )
13.20 ± 0.244
Sendo de salientar o valor obtido de tensão superficial da água pura (71 mN/m)
que comparativamente com o que se observa na literatura (72 mN/m)[3] é bastante
próximo, podendo desta forma ser um indicador do quão bom foram as nossas
medições.
Relativamente à reta de calibração:
𝛾𝑎𝑝 = 0.5284 𝑆 + 0.1257
Obtida a partir das massas aferidas, que permitiu calcular as tensões aparentes das
diversas soluções, apurou-se que apresenta um excelente coeficiente de correlação
(𝑅 2 = 0.999959498), facto que corrobora os resultados obtidos ao longo da
atividade.
Neste seguimento, após a realização do gráfico que relaciona a tensão
superficial com o logaritmo da concentração (Figura 5 – recta laranja) conclui-se que a
tensão superficial diminui com o aumento da concentração de Triton X-100, até se
atingir determinado valor a partir do qual a tensão estabiliza.
Desta figura salienta-se o comportamento das soluções antes de atingirem a
concentração micelar crítica CMC (isto é, da reta de calibração a laranja) que pode ser
descrito pela equação Szyszkowski (2), dado que estas são bastante diluídas e verificase KC>>1 (condição necessária à verificação da equação isotérmica de Langmuir)[4]. A
partir desta inferimos os valores das constantes de 𝐾 e de 𝜎2 , apresentados na tabela
5. Além destes e recorrendo às duas fórmulas (11) e (12), calcularam-se também os
erros associados aos respetivos valores.
No que concerne a estas constantes, dado que não foram encontrados valores
tabelados para as mesmas na literatura, não se poderá tecer nenhum comentário
quantitativo relativo às mesmas. Ainda assim, é possível constatar que, devido ao facto
do valor da constante de equilíbrio de adsorção ser bastante elevado, as moléculas de
Triton X-100 são propensas a ser adsorvidas para a superfície da água.
Neste seguimento é também observável uma variação brusca do
comportamento referido acima, verificando-se uma estabilização dos valores medidos
TENSÃO SUPERFICIAL DE SOLUÇÕES AQUOSAS UM TENSIOATIVO | Relatório Laboratorial
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a partir da concentração de 0.236 𝑚𝑀 a qual corresponde à CMC e cujo valor
corresponde à intersecção das rectas laranja e azul (correspondente à relação entre a
tensão superficial e o logaritmo da concentração, após atingida a CMC).
Como se verifica este valor está realmente perto do que se encontrou na
literatura (0.24 𝑚𝑀) [5], pelo que este facto é mais um indicador do quão bons foram
os nossos resultados, demonstrando a grande concentração do grupo no acto da
recolha dos mesmos. Notando-se portanto um erro percentual de 1.67%
relativamente ao valor 0.24 𝑚𝑀.
Ainda relativamente à estabilização dos valores de tensão superficial medidos,
esta é explicada pela ocupação total da superfície pela solução-mãe, levando assim à
formação de agregados moleculares e minimizando o contacto da água com a parte
apolar, que se encontra orientada para o interior dos agregados referidos – formação
de micelas.
Para finalizar, é importante realçar que as diferenças dos valores obtidos, face
às encontradas na literatura, poder-se-ão dever a fatores inerentes à realização da
atividade, como o facto do anel utilizado não se encontrar perfeitamente circular e de
existir um erro associado à recolha dos dados a partir da escala do tensiómetro,
correspondente a metade da sua menor divisão da escala (0.05 dine cm-1).
Contudo, os resultados obtidos demonstram que os erros foram mínimos, dada
a proximidade com os que se encontram na literatura, concluindo-se assim que o
objetivo desta atividade foi atingido com sucesso.
MESTRADO INTEGRADO EM ENGENHARIA BIOMÉDICA 12’13 | [PRINCÍPIOS DE QUÍMICA-FÍSICA]
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Bibliografia

[1] M.N. Berberan e Santos, Guia de Laboratórios de Química-Física, Mestrado
Integrado em Engenharia Biomédica, 3º ano 2º semestre, Lisboa, 2012-2013

[2] http://www.sigmaaldrich.com/portugal.html

[3] "The Chemistry of Cleaning", J. Chem. Educ. 56 (1979) 610.

[4] B. Janczuk, J. M. Bruque, M. L. González-Martín, C. Dorado-Calasanz, Langmuir
11 (1995) 4515.

[5] A. Helenius and K. Simons, Biochim. Biophys. Acta 415 (1975) 29. Parte 1

[6] http://www.wolframalpha.com/input/?i=gravitational+acceleration+constant

[7] http://www.wolframalpha.com/input/?i=boltzmann+constant
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