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.