O significado, antecedentes e métodos de teste da tensão interfacial
Num sentido amplo, a tensão interfacial é definida como a força que deve ser despendida para aumentar o tamanho da interface entre duas fases adjacentes que não estão totalmente misturadas. Num sentido mais restrito, o termo refere-se aos limites de fase líquido/líquido e líquido/sólido, enquanto para interfaces líquido/gás nos referimos à tensão superficial e para interfaces sólido/gás nos referimos à energia livre da superfície sólida.
fundo
Como medida de trabalho por unidade de área ou força por comprimento molhado, a tensão interfacial tem unidades de N/m ou mN/m e é representada pelos símbolos σ ou .
No limite de fase, a soma das interações com as moléculas na mesma fase é maior que a soma das interações com as moléculas na outra fase. Portanto, as moléculas na interface têm menos parceiros de interação atraentes do que na fase de volume. Portanto, as fases formam a menor interface possível sem a ação de forças externas. Algo precisa ser feito para aumentar o tamanho da interface.
A tensão interfacial causada pela adsorção direcional de surfactantes na interface de dois líquidos imiscíveis é significativamente menor que a tensão superficial dos dois líquidos. Sistemas que apresentam tensão interfacial geralmente consistem em água, óleo, surfactantes ou misturas de surfactantes e sais. Normalmente, o valor da tensão interfacial de 10-2~10-1mN/m é chamado de baixa tensão interfacial. O valor de tensão interfacial abaixo de 10-3mN/m é chamado de tensão interfacial ultrabaixa.
Fase Bulk e Ambiente Molecular em Interfaces
Tal como acontece com a tensão superficial, há uma distinção entre tensão interfacial estática (medida em equilíbrio em uma interface mecanicamente inalterada) e tensão interfacial dinâmica (medida quando a interface está mudando).
significado
A tensão interfacial desempenha um papel importante em muitos processos e fenômenos onde diferentes fases entram em contato umas com as outras:
Emulsões e emulsificações: A tensão interfacial afeta a emulsificação e a tendência à separação de fases.
Deslocamento de petróleo (por exemplo, produção terciária de petróleo bruto): A fase orgânica pode ser deslocada após o deslocamento do óleo com água se a tensão interfacial for reduzida por surfactantes.
Testes de qualidade de líquidos hidrofóbicos: O envelhecimento de líquidos hidrofóbicos está muitas vezes intimamente relacionado com uma diminuição na tensão interfacial com a água. A medição da tensão interfacial é um teste de qualidade importante neste caso, por exemplo, óleos de transformador.
No caso de limites de fase sólido-líquido, a tensão interfacial afeta a estabilidade a longo prazo dos contatos interfaciais, por exemplo, durante processos de colagem e revestimento.
Método de medição
Interface Líquido-Líquido:
Método do anel de acordo com Du Noüy: Neste método é medida a força que atua sobre um anel molhado devido à tensão de uma fina camada de líquido retirada quando o anel é movido de uma fase para outra.
Método da placa de acordo com Wilhelmy: Neste método são medidas as forças que atuam sobre uma placa molhável imersa verticalmente na fase inferior.
Método da haste: Igual ao método da placa, mas usa uma haste cilíndrica com comprimento molhado menor para medir volumes menores de líquido.
Método de volume de gota: mede o volume de uma gota de líquido quando ela se separa de outro líquido em um tubo capilar vertical.
Método de gota giratória: Um capilar horizontal preenchido com fase de volume e fase de gota é colocado em rotação. O diâmetro da gota, alongado pela força centrífuga, está relacionado com a tensão interfacial.
Método de gota pendente: Em uma fase líquida a granel, o formato da gota na agulha é determinado por fatores como a tensão interfacial. A tensão interfacial pode ser determinada a partir da imagem da gota usando a análise do formato da gota.
Interface líquido-sólido:
Medição do ângulo de contato: Além de sua energia livre superficial, a tensão interfacial de um sólido com um líquido específico também pode ser calculada a partir dos ângulos de contato de vários líquidos com o sólido.
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