1.1.2. CAPILARIDADExisten sistemas llamadas capilares, en las que la superficie que separa las distintas fases juega un papel importante en la determinacin del equilibrio de ste En los sistemas capilares, el equilibrio mecnico ya no es independiente del equilibrio fisico-quimico y a las variables de presin y fuerza gravitacional que definen el equilibrio de sistemas comunes y se unen otras variables en el equilibrio introducindose modificaciones como el concepto de adsorcin Un sistema capilar formado por 2 fases (L-G) se describe en funcin de 3 regiones: 2 fases homogneas L y G Una regin entre ellas (interfase L-G) Cmo explicamos la CAPILARIDAD? Propiedad fsica de un lquido a subir por un tubo, desafiando la fuerza de la gravedad. El agua tiene una gran tensin superficial debido a sus enlaces de hidrgeno, por ello, sus molculas se adhieren fcilmente a las paredes del tubo.

Un ejemplo del ascenso de los lquidos en los tubos capilares Indispensable para que el agua pueda subir por el tallo de plantas, rboles... Utilizada por la sangre para circular por los organismos Es la causa de que se forme una pequea curvatura (menisco) en la orilla de la superficie del lquido cuando ste est contenido en un vaso.

1.2. FENMENO DE ADSORCINLas interfases gas - lquido desempean un importante papel en los fenmenos de adsorcin cuando los lquidos contienen sustancias disueltas, o sea, cuando son soluciones. Se ha observado que en estos casos, las sustancias disueltas estn en distinta concentracin en el lquido mismo y en su interfase con el gas. Este fenmeno de cambio de concentracin que la materia disuelta presenta entre el lquido y su interfase con el gas se llama adsorcin. La adsorcin puede ser positiva, cuando la concentracin de la sustancia disuelta es ms alta en la interfase que en el lquido y negativa, cuando es ms baja. Por ejemplo, las soluciones de sales inorgnicas se adsorben generalmente en forma negativa, mientras que las de compuestos orgnicos de carcter heteropolar se adsorben positivamente. Este ltimo fenmeno es de inmensa importancia para la flotacin y se explica del siguiente modo:En el estado de equilibrio el agua tiene una cierta cantidad de energa libre que se expresa por su tensin superficial. Al introducir en este sistema un lquido orgnico heteropolar el sistema va a tratar de llegar a un nuevo estado de equilibrio que, segn el principio de la termodinmica, tiene que tener el mnimo de energa libre. A este estado se llega, precisamente, si las materias heteropolares se adsorben selectivamente en la interfase gas lquido pues de esta manera queda neutralizada la energa libre de la superficie y la tensin superficial del sistema se reduce en forma notoria. La parte polar de las molculas queda ligada al agua y la parte apolar forma una pelcula mono molecular inactiva sobre la superficie. Los compuestos que se adsorben selectivamente en las interfases gas lquido se llaman tenso activos.

El fenmeno de adsorcin tambin se produce entre las fases gaseosa y slida y entre las fases lquida y slida. Mientras las adsorciones del primer tipo no son de gran importancia (con excepcin de la oxidacin de las superficies de los minerales), las del segundo son muy importantes porque explican el fenmeno de la hidrofobizacin artificial de los minerales y en general el cambio de sus propiedades de mojabilidad. Se distinguen dos tipos de adsorcin: 1) adsorcin fsica, y 2) adsorcin qumica. En el primer caso se trata de adsorcin de molculas enteras sin cambio qumico, en el segundo, los compuestos adsorbidos pierden su individualidad qumica y forman nuevos compuestos con la superficie. En realidad es bastante difcil distinguir la adsorcin qumica de la fsica, con la excepcin de que en el primer caso el calor liberado debido a la disminucin de la energa del sistema es unas 20 a 50 veces mayor. La adsorcin qumica tambin a menudo se distingue por el intercambio de iones, por la formacin de compuestos insolubles y generalmente se facilita en los casos en que los iones que reaccionan son de dimensiones parecidas y no tienen dificultades en incorporarse a la red cristalina del slido.Se tienen distintos tipos de adsorcin: Adsorcin qumica (quimiadsorcin): Los compuestos adsorbidos pierden su individualidad qumica y forman nuevos compuestos con la superficie Adsorcin fsica: Adsorcin de molculas enteras sin cambios qumicos Adsorcin por intercambio inico: Cuando los iones se incorporan a la red cristalina del slido

ISOTERMA DE ADSORCIN Es la relacin general entre la cantidad de gas adsorbido por un slido en funcin de la presin a temperatura constante. Su forma puede proporcionar informacin de procesos que se dan en la interfase slido-adsorbato.

Se Distinguen 5 tipos de isotermas: - Tipo I o tipo Langmuir - Tipo II - Tipo III - Tipo IV - Tipo V Clasificacin de isotermas Se ha incluido un sexto tipo en los ultimos aos (isoterma escalonada) 1. Isoterma tipo I Langmuir Aumento rpido del contenido de gas a baja presin. Saturacin horizontal. Adsorcin en monocapa. Caracterstica de materiales microporosos La mayoria de los procesos de quimio sorcin toman esta forma 2. Isoterma tipo II Adsorcin fsica mono- multicapa. Si curva inicial es pronunciada (punto B) se asume formacin completa de la monocapa e inicio de multicapas. Total reversibilidad en isoterma de adsorcin- desorcin. 3. Isoterma tipo III Caracterstica de procesos de adsorcin fsicos de slidos no porosos. Interaccin adsorbato- adsorbente es dbil. No se puede definir un punto B producto de igual- dad de constantes de equilibrio de las capas. 4. Isoterma tipo IV Se caracteriza por la presencia de ciclos de histresis A presiones medias comienza la condensacin capilar en mesoporos La rama de desorcin se utiliza para determinar la distribucin de tamaos los poros Es caracterstica de solidos mesoporosos 5. Isoterma tipo V Esta clase de isoterma se obtiene cuando las interacciones entre el absorbato y el absorbente son debiles. La presencia del lazo de histresis est asociado con el mecanismo de llenado y vaciado de los poros. 6. Isoterma tipo VI Caracterstico de la adsorcin en multicapas de gases nobles sobre superficies uniformes Cada una de las primeras capas se adsorbe dentro de un cierto rango de presiones, hasta un total de 2 o 3 capas. 2. INTERFASE SLIDO LQUIDO Las superficies o partculas slidas sumergidas en el agua son objeto de hidratacin. Como se dijo anteriormente, sta depende del carcter de la superficie de los slidos, o sea, de las caractersticas elctricas que existen en la superficie despus de su creacin. La hidratacines, naturalmente, ms fuerte en las especies en que se rompieron enlaces qumicos, como por ejemplo enlaces inicos o covalentes. Cuando las fuerzas elctricas residuales son dbiles, la hidratacin tambin es dbil. Esto sucede con los minerales que se rompen segn planos de clivaje y donde, en consecuencia, no hay rompimiento de enlaces qumicos. La hidratacin de los xidos empieza, por ejemplo, con una fuerte tendencia a formar hidrxidos. Posteriormente, como en el caso de los enlaces inicos, si la fuerza de hidratacines superior a la fuerza del enlace cristalino, se produce la disolucin de los slidos en el agua. Como se puede ver, se trata de un fenmeno que depende del carcter del slido y de la concentracin de la solucin acuosa.

B. TERMODINAMICA DE MOJAMIENTOLa superficie de un mineral desde el punto de vista fisicoqumico se puede caracterizar como: Superficies escasamente energizadas, y Superficies altamente energizadas.Esto se debe a que la superficie de un cuerpo cristalino se forma por la ruptura de los cristales de este compuesto, destruyendo cierta cantidad de uniones entre los tomos que lo constituyen. Entendindose entonces que cuanto mayores sean las fuerzas que actan entre los tomos y iones del cristal, tanto ms energa se necesita para romperlo y mejor ser la insaturacin de la superficie recin creada, por ende, tanto ms energizada.1. Angulo de Contacto y Ecuacin de Young.Thomas Young (1805) propuso tratar el ngulo de contacto de una gota de lquido colocada sobre una superficie slida plana, como un equilibrio mecnico de las tensiones interfaciales slido-lquido, slido-vapor y lquido-vapor.Que representa la ecuacin Young; donde el producto Cos q glv se denomina Tensin de adhesin la cual puede ser considerada como una medida de la fuerza requerida para la hidrofobizacin del slido.

Slido hidrofbico Slido hidroflicoFig. N1: Angulo de adhesinDonde:Cos glg - gsl + gsg = 0 -> En equilibrio.Cos q glg = gsg - gslEn consecuencia, la Ecuacin de Young establece la condicin termodinmica de equilibrio entre las tres fases eintroduce el concepto hidrofobicidad que es uno de los factores intervinientes importantes en el proceso de flotacin de unmineral.2. Presin de esparcimiento y ngulo de contacto.3. Mtodos de medicin del ngulo de contacto.C. TERMODINAMICA DEL PROCESO DE ADHESION PARTICULA-BURBUJA