El ángulo de contacto y las propiedades fisicoquímicas de la interfaz orgánico-líquido-gas

Abstract

In the study of the physico-chemistry of surfaces, complex systems require a more detailed analysis of the surface phenomena that take place upon contact of each interface. For example, when studying a liquid-liquid-gas system; that is, the study of the surface forces that occur when a SAE 25W50 grade synthetic liquid oil, comes into contact with air bubbles in an aqueous medium modified with surfactants. The fundamental objective of the triple border study is to establish the most important surface phenomena in the energy balance that modify the contact angle; in this case, by depositing a bubble on the surface of an immersed and immiscible medium in another continuous one. Starting from the equilibrium principle proposed by Young's expression, the cosine of the contact angle is equal to the difference in the organic-gas and organic-liquid interface tensions divided by the liquid-gas surface tension. An important control variable of the contact angle is the surface tension of the aqueous medium since, when it is modified (up to a certain concentration), it alters surface phenomena such as the interfacial tension with the organic phase, the zeta potential, the energy of microdroplet formation, the diameter of micro-drops, the diameter of drops and bubbles within the flotation column, and so on. By studying the aqueous medium modified with these agents, the aim is to relate the contact angle with the surface tensions directly, and to establish under which concentrations the calculated contact angles converge with those measured directly.

En el estudio de la fisicoquímica de superficies, se presentan sistemas complejos que requieren de un análisis más detallado de los fenómenos superficiales que tienen lugar durante el contacto de cada interfase. Por ejemplo, cuando se estudia un sistema líquido-líquido-gas; es decir, el estudio de las fuerzas superficiales que ocurren cuando un aceite líquido sintético grado SAE 25W50 entra en contacto con burbujas de aire en un medio acuoso modificado con reactivos tensoactivos. El objetivo fundamental del estudio en la triple frontera es establecer los fenómenos superficiales más importantes en el equilibrio energético que modifican el ángulo de contacto; en este caso, al depositar una burbuja sobre la superficie de un medio inmerso e inmiscible en otro continuo. Partiendo del principio de equilibrio propuesto por la expresión de Young, el coseno del ángulo de contacto es igual a la diferencia de las tensiones de la interfaz orgánico-gas y orgánico-líquido dividida entre la tensión superficial del líquido-gas. Una variable importante de control del ángulo de contacto es la tensión superficial del medio acuoso, ya que al ser modificada (hasta cierta concentración), altera los fenómenos superficiales como la tensión interfacial con la fase orgánica, el potencial zeta, la energía de formación de microgotas, el diámetro de microgotas, y el diámetro de gotas y burbujas dentro de la columna de flotación, entre otros. Se utilizaron tres diferentes agentes surfactantes base alcohol separadamente: Terpinol, Dipropilenglicol Metil Eter (DPME) y Metil Isobutil Carbinol (MIBC), comúnmente utilizados en los sistemas de flotación. Al estudiar el medio acuoso modificado con estos agentes en un sistema de tres fases, se busca relacionar el ángulo de contacto con las tensiones superficiales de manera directa, y establecer bajo que concentraciones los ángulos de contacto calculados convergen con los medidos directamente.