NOMBRE: FENÓMENOS INTERFACIALES
CLAVE: O
CICLO: SEGUNDO SEMESTRE
PERFIL DEL DOCENTE: DOCTOR EN CIENCIAS
HRS./SEM.: 4 (2 hrs en Aula y 2 en Laboratorio)
Objetivo: Proveer al estudiante con el conocimiento fundamental requerido para comprender el comportamiento de superficies e interfaces. Hacer de su conocimiento las técnicas experimentales y teóricas modernas utilizadas para caracterizar y estudiar superficies e interfaces. Enseñarle la forma de aplicar este conocimiento para el estudio de fenómenos novedosos y el desarrollo de tecnología.
1. Introducción a las superficies e interfaces. Líquidos y superficies liquidas; Sólidos y superficies sólidas. Relación de área a volumen y energía libre superficial.
2. Interacciones moleculares. Fuerzas intramoleculares. Fuerzas y potenciales intermoleculares. Interacciones coulómbicas. Interacciones ion-dipolo y dipolo-dipolo. Interacciones entre dipolos inducidos y permanentes. Interacciones de van der Waals. Potenciales de Lennard-Jones. Enlace de hidrógeno. Interacciones hidrofóbicas e hidrofílicas.
3. Termodinámica de interfases. Introducción a la termodinámica de interfases. Interfase de Gibbs y funciones de exceso. Fenómenos de adsorción. Condiciones de equilibrio en interfases múltiples. Relación entre parámetros termodinámicos y fuerzas intermoleculares.
4. Superficies líquidas puras. Transiciones de fase en líquidos puros. Ecuación de Young-Laplace. Capilaridad. Variación de la tensión superficial con la temperatura y la presión. Condensación capilar y nucleación.
5. Superficies de soluciones líquidas. Equilibrio. Funciones termodinámicas de exceso y mezclado. Soluciones que contienen surfactantes solubles. Termodinámica de adsorción de monocapas solubles de Gibbs en superficies líquidas. Monocapas de Langmuir de materiales insolubles sobre superficies líquidas. Micelas, bicapas, vesículas, liposomas, membranas celulares y micelas invertidas, micoemulsiones.
6. Determinación experimental de la tensión superficial en superficies e interfaces liquidas. Método de la capilaridad. Método de la gota colgante. Método de la presión máxima de burbuja. Método del anillo. Métodos aplicables a interfases. Microtensiometria. Medidas sobre metales fundidos. Efectos de surfactantes.
7. Energía potencial de interacción entre partículas y superficies. Fuerzas entre partículas y entre moléculas, diferencias y similitudes. Interacciones de van der Waals entre cuerpos macroscópicos. Cálculos de constante de Hamaker. Medias experimentales de las constantes de Hamaker. Efectos del solvente.
8. Superficies sólidas. Propiedades generales de superficies sólidas. Tensión y energía libre superficial de superficies sólidas. Adsorción. Isoterma de Langmuir. Isoterma de adsorción B.E.T. Termodinámica de la adsorción. Efectos catalíticos de superficies.
9. Angulo de contacto. Ecuación de Young. Medidas de ángulos de contacto y su dependencia con la temperatura. Angulo de contacto para polvos. Hysteresis en medidas de ángulo de contacto. Tensión superficial de sólidos a partir de medidas de ángulo de contacto.
10. Aplicaciones. Adsorción; Detergencia; Microemulsificación; Flotación; Coagulación.
Bibliografía:
[1] Husnu Yildirim Erbil, Surface chemistry of solid and liquid interfaces, Blackwell
Publishing Ltd, 2006.
[2] Arthur W. Adamson and Alice P. Gast, Physical Chemistry of surfaces, John
Wiley & Sons, 1997.
[3] Paul C. Hiemenz and Raj Rajagopalan, Principles of Colloid and Surface Chemistry,
Third Edition, Marcel Dekker Inc., 1997.
Técnicas de enseñanza
sugeridas
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Exposición
oral |
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X |
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Exposición
audiovisual |
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Ejercicios
dentro de clase |
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Seminarios |
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Lecturas
obligatorias |
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Trabajos
de investigación |
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Prácticas
en taller o laboratorio |
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Prácticas
de campo |
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Otras:
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Elementos de
evaluación sugeridos
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Exámenes
parciales |
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Exámenes
finales |
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Trabajos
y tareas fuera del aula |
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X |
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Participación
en clase |
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X |
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Asistencia
a prácticas |
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X |
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Otras: |
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