Tensione superficiale e paracoro: definizioni e relazioni
La tensione superficiale di un liquido è strettamente legata alle forze di coesione tra le sue molecole, in particolare riguardo alla superficie che lo separa dalla fase gassosa. Questo stato di tensione, definito come la tensione superficiale, è stato oggetto di studio approfondito nel 1924 da Sugden, il quale propose una relazione empirica tra tensione superficiale e densità del liquido, mediante una costante empirica chiamata paracoro.
La relazione proposta da Sudgen è rappresentata dall’equazione empirica PM γ1/4 / d = P, in cui PM rappresenta il peso di una mole di liquido, γ la tensione superficiale del liquido e d la densità del liquido alla stessa temperatura. Il risultato di questo rapporto è la costante chiamata paracoro.
Il paracoro di una sostanza può essere definito come il volume occupato da una mole di detta sostanza allo stato liquido, corretto dalle forze di coesione superficiale mediante il coefficiente di tensione superficiale γ. Questa definizione è stata determinata sulla base dell’equazione di Sudgen, utilizzata per lo studio delle serie omologhe di composti organici.
Le considerazioni di Sudgen portarono alla conclusione che il paracoro delle sostanze è una grandezza additiva, ovvero il paracoro di una sostanza è dato dalla somma di tutti gli atomi che compongono la molecola, più la somma dei paracori dei fattori strutturali della molecola, come ad esempio i doppi e i tripli legami e la presenza di anelli di diversa tipologia.
I dati sperimentali dei paracori di alcuni atomi e di elementi strutturali sono riferiti nelle unità di misura del S.I., come riportato nella tabella seguente:
Atomo | Paracoro | Elemento strutturale | Paracoro
— | — | — | —
Carbonio | 8.5 ∙ 10-7 | Legame semplice | 0.00
Idrogeno | 30.4 ∙ 10-7 | Legame doppio | 41.2 ∙ 10-7
Ossigeno | 35.6 ∙ 10-7 | Legame triplo | 82.9 ∙ 10-7
Azoto | 22.2 ∙ 10-7 | Anello triatomico | 29.7 ∙ 10-7
Zolfo | 86.2 ∙ 10-7 | Anello tetratomico | 20.6 ∙ 10-7
Fosforo | 67.0 ∙ 10-7 | Anello pentatomico | 20.6 ∙ 10-7
Fluoro | 45.7 ∙ 10-7 | Anello esatomico | 10.8 ∙ 10-7
Infine, sono proposti alcuni esercizi di calcolo del paracoro per diverse sostanze, basati sulle formule elettroniche e le possibili risonanze tra le strutture delle molecole coinvolte.
Conclusioni
Il concetto di paracoro e la sua relazione con la tensione superficiale rappresentano una parte significativa degli studi nel campo della chimica fisica e della chimica dei materiali. La comprensione di tali concetti è fondamentale per comprendere le proprietà fisiche dei liquidi e dei solidi e per poter effettuare calcoli e previsioni legati ai comportamenti delle sostanze in vari contesti.