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

OBJETIVO. Objetivo didáctico. Relacionar la tensión superficial con el ascenso capilar de un líquido. Observar la influencia de la estructura capilar en el ascenso 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 de líquidos en un capilar y en una esponja. Comparar el ascenso capilar de diferentes soluciones para determinar la influencia del soluto en la tensión superficial. Tiempo requerido. Dos 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. Una 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   Esponja (proporcionado por los alumnos) 1   Bisturí o navaja 1   Botella lavadora (piseta) 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   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 Con el bisturí se corta transversalmente la base del tallo de apio   24 Con el bisturí se cortan sendas tiras longitudinales del tallo de apio   25 Con el bisturí se cortan sendos ortoedros de 1 cm x 1 cm x 10 cm de esponja   26 Se colocan verticalmente los capilares dentro de sendos vasos de precipitados   27 Se colocan verticalmente las tiras de apio dentro de un vaso de precipitados   28 Se colocan verticalmente los ortoedros de esponja     Registro de resultados OK 29 Se mide la altura alcanzada por las soluciones en los tubos capilares   30 Se mide la altura alcanzada por las soluciones en las tiras de apio   31 Se mide la altura alcanzada por las soluciones en los ortoedros de esponja     Epílogo del experimento OK 32 Deseche los residuos orgánicos (ver Forma de desechar)   33 Lave y enjuague el material   34 Seque el material con papel o con franela   35 Desarme el soporte universal   36 Guarde y entregue el material y los equipos   37 Revise que no haya reactivos en la campana   38 Apague la campana de extracción   39 Revise que no haya reactivos sobre la mesa   40 Revise que la mesa esté limpia y seca   41 Revise que las llaves de gas estén cerradas   42 Revise que las llaves de agua estén cerradas   43 Revise que las llaves de aire comprimido estén cerradas   44 Revise que los contactos eléctricos estén libres   45 Revise que los extractores de aire estén apagados   46 Revise que los interruptores eléctricos del laboratorio estén apagados   47 Retírese el equipo de protección personal   48 Guarde el equipo de protección personal   49 Revise que la luz del laboratorio esté apagada   Forma de desechar. Queme los residuos orgánicos en un incinerador con filtro y trampa. Deseche los residuos inorgánicos inertes. DISCUSION. Compare la altura alcanzada por los líquidos en los tallos, los capilares y las esponjas. 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. Explique las semejanzas y/o diferencias con base en las estructuras del capilar y la esponja y del efecto que puedan haber aquellas 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. Eckardt, Nancy A. A Calcium-Regulated Gatekeeper in Phloem Sieve Tubes. Plant Cell, 13, 989-992, May 2001.

©Raúl Alva*, México, 29/11/2005.