Medidor de tensão superficial

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MÉTODOS PARA DETERMINAÇÃO DA TENSÃO SUPERFICIAL EM LÍQUIDOS

A medida exata de tensão superficial é de difícil obtenção, necessitando-se de equipamentos precisos e condições ambientais adequadas. Existem vários métodos para se determinar a tensão superficial. Muitos deles trabalhosos necessitando de habilidades técnicas para realização, ou imprecisos, pela fácil interferência de fatores externos.

Abaixo citamos alguns métodos de medida de tensão superficial:

• Medidor de tensão superficial WILHELMY PLATE (placa Wilhelmy): este método utiliza uma placa de platina retangular que sofre torção dentro do líquido. A força oposta exercida pelo líquido à placa é medida por uma balança e é diretamente proporcional a tensão superficial.
• Medidor de tensão superficial DU NOUY RING (Tensiômetro de anel): este método é baseado na força necessária para separar do líquido um anel de platina-irídio em contato com a superfície deste. Essa força é medida por uma balança de torção em dinas/cm2 a determinada temperatura. Alguns cuidados são necessários para a precisão do método como a manutenção do anel exatamente na horizontal, flambagem do anel para limpeza e evitar-se formação de ondas na superfície do líquido.
• Medidor de tensão superficial PENDANT DROP E SESSILE DROP (Gota pendente ou Gota fixa): em princípio a tensão superficial de um fluido pode ser determinada pelo formato de uma gota (pendente ou fixa em uma superfície), desde que a gota tenha a forma esférica. O procedimento geral é formar gotas sob condições não distúrbicas e então medir sua dimensão através de aparelhos ópticos. O método pode ser adaptado para estudos de mudanças na tensão superficial durante o processamento, entretanto é essencial um equipamento óptico de alta precisão para se obter resultados apreciáveis. 
• Medidor de tensão superficial por CAPILARIDADE: quando se imerge um tubo capilar em um líquido observa-se que este ascende pelo interior do tubo. Este fenômeno é devido a força de interação ser mais fraca nas moléculas superficiais em contato com o vidro e a resultante das forças estar dirigida para o interior do líquido. O método que emprega o princípio da capilaridade é muito preciso e versátil devido a possibilidade de controle das variáveis de um experimento.

A força de subida do fluido pelo tubo capilar devido a tensão superficial deve ser igual a massa do líquido e depende de sua densidade e altura e raio do tubo. Este método requer alguns cuidados como: contato entre capilar e fluido deve ocorrer em ângulo de 90°, sendo que capilares de vidro têm limitações com soluções alcalinas.

Medidor de tensão superficial PESO DA GOTA: em princípio, o tamanho de uma gota que sai através de um orifício capilar é determinado pela tensão superficial do líquido. A partir deste conceito surgiu a hipótese de que o peso da gota era proporcional a tensão superficial do fluido, porém a relação não é tão simples, sendo que o valor absoluto da tensão superficial depende do raio do capilar, tamanho da gota formada e peso desta gota.

O instrumento para medida de tensão superficial por este método consiste de um capilar com um bulbo de diâmetro e volume conhecidos. Inicialmente para operar o instrumento, é necessário fazer uma limpeza com solução de cromo, enxaguar com água destilada e secar, a seguir preenche-se o capilar por sucção até o volume padronizado. Sob este capilar coloca-se um frasco tarado e instala-se este complexo em uma balança analítica. A tensão superficial é determinada pela relação entre o peso de 10 gotas, volume e raio do capilar. Este método exige cuidados na frequência de queda das gotas que deve ser bem controlada, pois se a velocidade é elevada, não chega a formar gotas completas (demasiado pequenas) alterando o resultado. Outro cuidado consiste em entre uma medida e outra ou mesmo entre repetições, a limpeza completa.

Este método é utilizado para comparar tensão superficial de fluidos não sendo recomendado para sistemas que estabeleçam equilíbrio lentamente. 

Medidor de tensão superficial MÁXIMA PRESSÃO DA BOLHA: este método emprega 2 capilares com orifícios de diâmetros diferentes através dos quais é bombeado gás inerte. Os capilares são imersos no fluido e uma fonte pressurizada do gás do processo dá forma a bolhas no líquido e a pressão diferencial das bolhas é medida e igualada à tensão superficial do líquido medido. 

A máxima pressão da bolha está relacionada à tensão superficial, sendo que a formação da bolha ocorre em 5 fases.  A pressão máxima da bolha ocorre somente no instante em que o raio da bolha é igual ao raio dos capilares. A formação completa e o desprendimento da bolha são referidos como zona morta. 

A utilização de 2 capilares com orifícios de diâmetros diferentes eliminam interferência de componentes hidrostáticos (diferença de densidade entre o líquido e o gás, multiplicado pela aceleração da gravidade e profundidade de imersão do capilar), que o medidor de tensão superficial de 1 capilar não consegue eliminar. O capilar de maior diâmetro mede o efeito da profundidade de imersão (elimina componentes hidrostáticos) e o valor da pressão máxima da bolha do capilar menor é a tensão superficial. Maior precisão é conseguida quando a profundidade de imersão do capilar é 2/3 do raio do orifício. 

MAIS INFORMAÇÕES SOBRE MEDIDOR DE TENSÃO SUPERFICIAL

Os métodos clássicos realizam uma única medida de equilíbrio (estático) da tensão superficial, enquanto o Método de Máxima Pressão da Bolha pode medir o equilíbrio e a tensão superficial dinâmica, uma vez que o usuário pode escolher e controlar com precisão, a velocidade com que as bolhas se formam. This determines Surface Age; the amount of time during which surfactant molecules in the formulation can migrate to the gas/fluid interface. Isso determina a idade da superfície e o tempo gasto das moléculas de surfactante na formulação para poderem migrar para o gás / interface fluido.

Additionally, by varying the bubble rate and therefore the surface age, in a pre-selected sequence, a complete dynamic curve can be generated either manually using Tensiometers. A Braseq a mais de 30 anos no mercado representa empresa Sensadyne, que possui patente do método de Máxima Pressão Diferencial da Bolha, é o mais simples e preciso para determinar a tensão superficial dinâmica e estática (equilíbrio), além de não empregar placa ou anéis de platina que são caros, frágeis, de fácil deformação e difícil manuseio. 

A tensão superficial pela Máxima Pressão da Bolha é medida com precisão independentemente da profundidade de imersão dos capilares, formação de espuma ou contaminação superficial, em fluidos viscosos e com alto conteúdo de sólidos. A Braseq atua como extensão no Brasil dos fabricantes parceiros, auxiliando na interface técnica implementação de novas tecnologias no mercado nacional, a fim de promover maior avanço, produtividade e competitividade da indústria e institutos acadêmicos.

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