Tensión Superficial, Acción Capilar y Viscocidad

Alguna vez se preguntó por qué flota una moneda de yenes cuando se coloca cuidadosamente sobre el agua? La mayoría de las propiedades de los líquidos están dictadas por fuerzas intermoleculares. Las fuerzas de atracción entre moléculas similares en una sustancia también se denominan fuerzas cohesivas.

En el agua, las fuerzas cohesivas tiran de las moléculas interiores en todas las direcciones por igual, lo que da como resultado una fuerza neta cero en promedio, mientras que las moléculas de la superficie solo experimentan un desplazamiento hacia abajo, lo que hace que las moléculas se agrupen muy juntas. Las moléculas interiores son energéticamente más estables que las moléculas en la superficie porque experimentan más cohesión, lo que reduce su energía potencial. Los fluidos, por lo tanto, tratan de reducir su energía potencial minimizando la superficie, creando una superficie bajo tensión que se comporta como una membrana elástica.

La energía necesaria para aumentar el área de la superficie de un líquido en una cantidad unitaria se llama tensión superficial, que a menudo se mide en julios por metro cuadrado. Las fuerzas adhesivas, por el contrario, existen entre moléculas diferentes, como el agua y el vidrio. Al colocar un tubo capilar estrecho en agua, las moléculas de agua se esparcen por las superficies del tubo por adherencia, aumentando el área superficial del líquido y arrastrando el resto del líquido por cohesión.

El líquido en el capilar sube hasta que la gravedad supera las fuerzas adhesivas y cohesivas. Este fenómeno se llama acción capilar. Para el agua, las fuerzas adhesivas entre el agua y el vidrio son más fuertes que las fuerzas cohesivas, lo que da como resultado un menisco cóncavo o curvado hacia adentro.

Para el mercurio, las fuerzas cohesivas superan a las fuerzas adhesivas, lo que resulta en un menisco convexo. La viscosidad expresa la resistencia de un líquido al fluir y a menudo se mide en equilibrio, o gramos por centímetro-segundo. Considere el metanol y el glicerol.

Aunque ambos forman enlaces de hidrógeno, el glicerol tiene tres grupos OH en lugar de uno y forma más enlaces de hidrógeno por molécula. Esto da como resultado una atracción más fuerte entre las moléculas de glicerol, lo que hace que el glicerol sea más viscoso que el metanol. La viscosidad está influenciada por las formas moleculares.

Los hidrocarburos de masas y longitudes molares crecientes interactúan en áreas más grandes y se enredan con mayor frecuencia, lo que resulta en fuerzas de dispersión más fuertes y viscosidades más altas. Por último, la viscosidad depende de la temperatura. El aumento de la energía térmica debilita las fuerzas intermoleculares, correspondientes a las moléculas que se mueven más libremente y los líquidos fluyen más rápido a temperaturas más altas.