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Método de gota pendente para medições de tensão superficial

MEDIDAS DE TENSÃO SUPERFICIAL são importantes em muitas aplicações industriais. Existem várias maneiras de medir a tensão superficial, como anel Du Noüy, placa Wilhelmy e gota pendente. Os dois primeiros são métodos baseados em força, enquanto a gota pendente é feita com o tensiômetro óptico.

A gota pendente é um método óptico

As medições de tensão superficial e interfacial podem ser realizadas opticamente usando a análise de forma de gota pendente. A forma da gota pendurada em uma agulha é determinada pelo equilíbrio de forças que inclui a tensão superficial do líquido sendo investigado. A tensão superficial ou interfacial pode ser relacionada à forma da gota pela equação;

γ = ΔρgR0/β

onde γ é a tensão superficial, Δρ é a diferença de densidade entre os fluidos, g é a constante gravitacional, R0 é o raio de curvatura da gota no ápice e β é o fator de forma. β pode ser definido através da equação de Young-Laplace expressa como três equações adimensionais de primeira ordem, conforme mostrado na imagem.

Métodos computacionais modernos usando aproximações interativas permitem encontrar soluções da equação de Young-Laplace. Assim, a tensão superficial ou interfacial entre quaisquer dois fluidos imiscíveis com densidades conhecidas pode ser determinada. Para a tensiometria óptica, o tamanho da gota é importante, e deve ter o formato de um rasgo ou pendente. Deve-se ter cuidado para garantir que a ponta da agulha não esteja influenciando o formato da gota. Ao medir a tensão superficial, a diferença de densidade entre o líquido e o gás (geralmente o ar) é grande o suficiente, para que os volumes entre 5 μl a 20 μl sejam geralmente suficientes para fornecer formas pendentes ou de rasgo. Ao medir as tensões interfaciais, a diferença de densidade e a tensão interfacial afetam o volume necessário para obter uma queda em forma de pendente ou rasgo. Como orientação, quanto menor a diferença de densidade, maior o volume necessário.

Benefícios da queda pendente em comparação com métodos baseados em força

Os métodos baseados na força são um pouco mais estabelecidos, e vários padrões descrevem as medições de tensão superficial com o método do anel Du Noüy. O método da gota pendente está, no entanto, ganhando popularidade devido aos vários benefícios que o método pode oferecer.

1. Pequenos volumes de amostra

O método da gota pendente é especialmente adequado quando os volumes de amostra disponíveis são pequenos. Com o método baseado em força, o volume mínimo da amostra é de poucos mililitros, no máximo, mas com a gota pendente, cerca de 100 μl ou até menos é suficiente para realizar a medição. Isso é importante, por exemplo, ao medir amostras biológicas que normalmente são limitadas em volume. Pequenos volumes de amostra também são benéficos quando amostras perigosas são medidas.

2. Fácil manuseio de líquidos

O método da gota pendente pode ser feito usando a ponta de pipeta descartável. A amostra pode ser facilmente puxada para a pipeta. Após as medições, a ponta da pipeta pode ser trocada. Isso reduz o risco de contaminantes na amostra. Também torna a medição de amostras pegajosas (como tintas e colas) mais fácil e rápida, pois não há necessidade de limpar o copo de medição e as sondas após a conclusão da medição.

3. A qualidade da sonda não afeta os resultados

Os métodos baseados em força utilizam a sonda de medição, ou seja, o anel Du Noüy ou a placa Wilhelmy para conduzir as medições. As dimensões da sonda são críticas para medições bem-sucedidas de tensão superficial e interfacial. As sondas são um tanto frágeis e precisam ser manuseadas com cuidado para garantir o formato e o tamanho corretos da sonda. Com o método de gota pendente, isso não é um problema, pois o método é baseado na forma de gota pendente.

4. Verifique a pureza dos líquidos antes das medições do ângulo de contato

A medição de gota pendente também pode ser facilmente combinada com as medições do ângulo de contato. Assim, é possível verificar a pureza do líquido usado antes das medições do ângulo de contato. No software OneAttension, é possível determinar a faixa de tensão superficial aceitável para o líquido usado. Quando a medição do ângulo de contato é realizada, o software verifica automaticamente a pureza do líquido antes da deposição das gotas.

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