Tensión superficial

Tensión Superficial.
PROTOCOLO DISEÑADO PARA REALIZARSE EN LABORATORIO*
*SI NECESITA EL DOCUMENTO IMPRÍMALO EN PAPEL

OBJETIVO.

Objetivo didáctico.

Relacionar el ascenso capilar con el calibre de un vaso capilar.
Relacionar la tensión superficial con el ascenso capilar de un líquido.
Observar la influencia del soluto en la tensión superficial del solvente.
Objetivo experimental.

Medir el ascenso capilar de agua en vasos de plantas para determinar su calibre.
Comparar el ascenso capilar de diferentes soluciones para determinar la influencia del soluto en la tensión superficial.
Tiempo requerido.: Tres horas.
Conocimientos necesarios.: Energía, fuerza de gravedad, aceleración de gravedad, densidad, fuerzas intermoleculares, tensión superficial, anatomía de plantas vasculares.

INTRODUCCION.

En un árbol como una sequoia o un abedul, una columna continua de agua líquida (savia bruta) se extiende desde la raiz hasta las hojas a través de múltiples conductos (xilema) que tienen menos de un milímetro de diámetro.
La fuerza que usan los árboles para bombear el agua desde la raiz hasta las hojas es la tensión superficial (g). Esta es la fuerza que impide que se rompa la superficie del agua y actúa perpendicularmente a una línea dibujada en la superficie y tiende a romper la superficie:
g = EP/A,
donde EP = energía potencial.

Esta fuerza es la responsable de la capilaridad, que es el ascenso de un líquido en un tubo debido a la tensión superficial que actúa a lo largo de la superficie de contacto con las paredes del tubo. Para el agua y la mayoría de los demás líquidos:

h = 2g /r g r,

donde r = radio del tubo,

g = aceleración de la gravedad,

r = densidad del líquido,

g = tensión superficial y,

h = altura del líquido en el capilar.

Ahora bien, sin contar con un microscopio, ¿cómo puede medir el calibre de un vaso leñoso de una planta vascular?

MATERIALES Y EQUIPOS.

Artículo	Cantidad	OK
Apio(proporcionado por los alumnos)	1
Botella lavadora	1
Papel milimétrico (proporcionado por los alumnos)	1
Pinzas para bureta	1
Pipeta Pasteur con bulbo	2
Probeta de 50 ml	1
Regla graduada(proporcionada por los alumnos)	1
Soporte universal	1
Termómetro –10 a 200 °C	1
Tubos capilares	4
Vasos de precipitado 150 ml	6
Vernier	1

REACTIVOS Y SUBSTANCIAS.

Artículo	Cantidad	OK
Agua destilada	250 ml
Colorante vegetal para alimentos	1 frasco
Solución de azul de metileno en agua	1 frasco
Solución de safranina en agua	1 frasco

PROCEDIMIENTO.

	Protección	OK
	Anteojos de policarbonato o monogogles
$Guantes de látex$	Guantes de látex
	Ropa de algodón
	Baño de ojos disponible
	Regadera de seguridad disponible
	Extinguidor de polvo químico o CO₂ (Tipo ABC)
	Lave abundantemente después de usar los reactivos
	Experimento	OK
1	Colóquese ropa de algodón para protección (bata)
2	Revise que las llaves de gas estén cerradas
3	Revise que las llaves de agua estén cerradas
4	Revise que las llaves de aire comprimido estén cerradas
5	Revise que los contactos eléctricos estén libres
6	Revise que los interruptores de luz del laboratorio estén encendidos
7	Revise que los extractores de aire estén encendidos
8	Revise que la campana de extracción esté encendida
9	Colóquese los guantes
10	Lave el material con agua corriente y detergente
11	Enjuague el material con agua destilada
12	Seque el material con franela o con papel absorbente
13	Seque los guantes con franela o con papel absorbente
	Preparación de soluciones	OK
14	Colóquese anteojos de policarbonato o monogógles sin ventilación
16	Ajuste la balanza a 0.0 g
17	Se pesa una cantidad constante de colorante
18	Se tiñen 50 ml de agua destilada con la masa de colorante y/o
19	Se tiñen 50 ml de agua destilada con tres gotas de colorante vegetal
20	Se fija con cinta el papel milimétrico al soporte universal con las pinzas para bureta
21	Se vierten 10 ml de agua destilada en un vaso de precipitados
22	Se vierten 10 ml de cada solución coloreada en sendos vasos de precipitados
23	Se colocan verticalmente los capilares dentro de sendos vasos de precipitados
24	Se coloca el apio dentro de un vaso de precipitados
	Registro de resultados	OK
25	Se mide la altura alcanzada por las soluciones en los tubos capilares y en el apio
	Epílogo del experimento	OK
26	Deseche los residuos orgánicos(ver Forma de desechar)
27	Lave y enjuague el material
28	Seque el material con papel o con franela
29	Desarme el soporte universal
30	Guarde y entregue el material y los equipos
31	Revise que no haya reactivos en la campana
32	Apague la campana de extracción
33	Revise que no haya reactivos sobre la mesa
34	Revise que la mesa esté limpia y seca
35	Revise que las llaves de gas estén cerradas
36	Revise que las llaves de agua estén cerradas
37	Revise que las llaves de aire comprimido estén cerradas
38	Revise que los contactos eléctricos estén libres
39	Revise que los extractores de aire estén apagados
40	Revise que los interruptores eléctricos del laboratorio estén apagados
41	Retírese el equipo de protección personal
42	Guarde el equipo de protección personal
43	Revise que la luz del laboratorio esté apagada

FORMA DE DESECHAR.

	Queme los residuos orgánicos en un incinerador con filtro y trampa
	Deseche

OBSERVACIONES.

Se calcula el valor del diámetro o radio de los capilares y se compara con el registrado en las especificaciones técnicas de los mismos.
Con este valor se calcula el porcentaje de error experimental.

Se calcula el diámetro o radio capilar de los vasos del apio mediante la tensión superficial g del agua destilada (72.75 din/cm ó 0.07275 N/m).

Revise los valores estándar de tensión superficial del agua.

Explique el comportamiento del agua destilada en función de la concentración y otros parámetros termodinámicos que puedan haber influido en el experimento a partir de los resultados.

Analice los valores obtenidos y compárelos con los publicados en la literatura.

Explique las semejanzas y/o diferencias con base en los principios fisicoquímicos del agua y del efecto que puedan haber tenido los colorantes sobre el sistema.

Sugiera y justifique otros métodos o técnicas alternativas para la realización de este experimento.

REFERENCIAS.

Chang, R. 1977. Physical chemistry with applications to biological systems. Macmillan Publ. Co., Inc., New York, N.Y.
Cole-Parmer 97-98. Cole-Parmer Instrument Company, Vernon Hills, IL. 1996.
Hackett, W.J. y Robbins, G.P. 1982. Manual Técnico de Seguridad. Representacionas y Servicios de Ingeniería, S.A., México.
Lehninger, A.L. 1975. Biochemistry. 2nd ed. Worth Publ., Inc., New York, N.Y.
The Merk Catalogue. Merk KgaA, Darmstadt, BRD. 1996.
The Merk Index. 12th ed. Merk KgaA, Darmstadt, BRD. 1996.
Tinoco Jr., I., Sauer, K. y Wang, J.C. 1978. Physical Chemistry. Prentice Hall, Inc., Englewood Cliff, N.J.

©Raúl Alva*, México, 16/07/2001.
e-mail: alva@xanum.uam.mx
*Profesor-Investigador de la Universidad Autónoma Metropolitana-Iztapalapa, México.