LABORATORIO DE CINÉTICA - UNIVERSIDAD DEL VALLE
DETERMINACIÓN DEL VOLUMEN Y LA VISCOSIDAD INTRINSECA DEL GLICEROL Y DEL COEFICIENTE DE VISCOSIDAD POR EL METODO DE ESFERA DESCENDENTE. Jiménez, Cristian (1122157); Lizcano, Jorge (1335407) 12 de Septiembre de 2017. Departamento de Química – Universidad del Valle.
Resumen. Se midieron las viscosidades de 5 soluciones a diferentes concentraciones de relación agua-glicerol utilizando el viscosímetro de ostwald. A través de estos datos y de las ecuaciones sobre la viscosidad limitante y el volumen específico se calculó el valor experimental para la viscosidad intrínseca de la molécula de glicerol que fue de con un porcentaje de error de valores de de la primera parte. También se determinó el coeficiente de viscosidad de la misma solución por el método de esfera descendente el cual tuvo un valor de 0,1238 poise? con porcentaje de error de 90,14 %. Palabras clave: viscosidad intrínseca, viscosímetro de ostwald, coeficiente de viscosidad.
Introducción.
determinó
La viscosidad de un líquido se define como la resistencia de las moléculas que componen un líquido para separarse para generar la deformación de un fluido. Esta propiedad puede explicarse mediante las fuerzas de atracción entre sus moléculas, por lo que los fluidos más viscoso son los que presentan uniones entre componentes, con mayor capacidad de interacción molecular (matrices complejas, ej. polímeros). Se considera al glicerol como una macromolécula
la
constante
del
viscosímetro
( B)
para
posteriormente repetir el proceso de medición del tiempo que tardan las soluciones problema en superar el menisco del viscosímetro (por triplicado). Para este laboratorio se realizaron cinco soluciones problema con diferente concentración entre agua-glicerol Tabla 1. Adicional a esto se calculó la densidad de las respectivas soluciones, permitiendo determinar la viscosidad (η) de cada solución problema, η y
η ρ
. Figura 1.
comparable con un polímero. Las soluciones de polímeros son, en general, viscosas. La adición de polímeros a un
⁄ =
Ec.1
solvente aumenta considerablemente la viscosidad, aún en soluciones muy diluidas. Este aumento de viscosidad depende de la concentración y el peso molecular 1. La viscosidad se puede medir con un viscosímetro de Ostwald. Esta varía con la concentración del soluto o por el
cambio
de
temperatura.
macromoleculares
es
posible
Para
disoluciones
extrapolarse
a
concentración cero y su valor límite recibe el nombre de viscosidad intrínseca 2.
Figura 1. Viscosímetro de Oswald Finalmente en la segunda parte de la práctica se
Metodología .
determinó el coeficiente de viscosidad por por el método de la
En la primera parte de la práctica se realizó el proceso de
esfera descendente con ayuda de un tubo de vidrio que
calibración del viscosímetro de Oswald . Inicialmente se
presento una marcación de límite superior(Mo) y de límite
midió el tiempo que tarda el líquido de trabajo (agua) en
inferior(Mf) para registrar el tiempo que demora una esfera
superar la línea inferior del bulbo superior (menisco), se
metálica en descender una distancia de 0,115 m (Mf-Mo).
realizó este proceso por triplicado. A partir de esto se
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Resultados y discusión.
debido a que permite favorecer la movilidad de las
A continuación los datos obtenidos de densidad para las
moléculas, el cual favorece el aumento de la energía
diferentes concentraciones de la mezcla glicerol-agua.
cinética promedio entre las moléculas, favoreciendo la
Tabla 1.Datos experimentales de densidad para las
reducción de las fuerzas de atracción intermoleculares y
mezclas.
Solución
por ende afectando la la viscosidad de una sustancia,
Datos viscosímetro Oswald tiempo densidad Viscocidad (seg) (g/mL) (η) ( g /(cm.s )
alcanzando
valores
inferiores
a
los
determinados
incialmente4.
Agua
6,07
0,99603
0,008937
Gli-agua(5-95)
6,18
1,1246
0,009393
Por último se procede a determinar el coeficiente de
Gli-agua(10-90)
7,06
0,9406
0,010981
viscosidad por el método de esfera descendente por
Gli-agua(15-85)
7,63
1,0496
0,011845
medio del uso de la ecuación 1 y los datos del tabla 2.
Gli-agua(20-80)
8,05
1,0511
0,011195
Gli-agua(25-75)
8,86
1,0270
ƞ=
0,014732
2 ( − ) 9
1
De acuerdo a los resultados experimentales obtenidos en
Tabla 2. Datos experimentales para el método de esfera
la práctica y como se observa en el tabla 1, la viscosidad
descendente.
de las soluciones crece a medida que la concentración de
Datos Esfera descendente
glicerol en la mezcla aumenta. Sin embargo, en la relación
Volumen esfera (ml)
0,175
de glicerol-agua (20:80) se redujo la viscosidad de la
peso esfera (g)
1,7904
solución, este valor se omitió en la g ráfica 1 . Por lo que
t1 (seg)
0,602
t2 (seg)
0,611
t3 (seg)
0,602
este valor genera una desviación muy relevante en la curva. De igual forma la relación de
η ρ
vs ρ , permite
determinar la viscosidad limite al momento de extrapolar
Del procedimiento matemático se obtiene un valor de
(ρ = 0).
0.1238 poise? El cual tiene un porcentaje de error de 90.14 % en comparación con el dato teórico.
Relacion de ((η/ηA)-1)/(ρB) vs ρB 0.7000
) g 0.6000 / L m0.5000 ( ) B 0.4000
Debido a la formación de enlaces de hidrogeno entre el ῆ = 4,9707ρB - 4,9958 R² = 0,9188
0.5766
a la mayor viscosidad del glicerol con respecto al agua, los
ρ
( / ) 0.3000 1 ) A0.2000 η / η ( 0.1000 (
glicerol y el agua, esta resistencia a fluir también se debe
0.3100 0.2176
fluidos
se
desplazan
en
capas
infinitesimalmente
delgadas, y a mayor número de interacciones el líquido obtiene un impedimento por resistencia generado por la
0.0496
0.0000 1.0200 1.0400 1.0600 1.0800 1.1000 1.1200 1.1400
fricción de dichas capas5 Obteniéndose un valor de ….. Con porcentaje de error de …...
ρB(g/mL)
Una posible explicación al factor que influye en el error a Para ρ =0 , la viscosidad limite ῆ=- 4,9958(mL/g) y un valor de = −1,99832 / . Una de las razones que afectan pude afectar la viscosidad de una disolucion esta ligado al aumento de la temperatura
la hora de tomar el valor experimental de la viscosidad de una disolución por los dos métodos utilizados en la práctica es la temperatura. Ya que al aumentar esta variable termodinámica, también hace que crezca la
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energía cinética de las moléculas y como consecuencia
3.
Ria n o
̃
Cabrera,
N.
Fundamentos
de
qu mica ́ Editorial
disminuyendo así la viscosidad. La temperatura a la que
anal tica ba sica : ana lisis cuantitativo; ́ ́ ́ Universidad de Caldas, Ed.; Manizales, Colombia,
se tomaron los valores durante la practica fue de 29,1 que
2007, pp.114
se debilitan las fuerzas de atracción intermoleculares
esta 4 grados por encima de la temperatura a la cual esta
4.
reportada la viscosidad teórica del compuesto de interés. Esta discrepancia en la temperatura puede incidir como un
William S.: William D: (2005). Líquidos y sólidos en química. Ed, Pearson educación
5.
Khouri, A. F.; Apuntes de hidráulica para explotaciones forestales; Editorial Oviedo, 2000, pp. 9-10.
6.
Mott, L. R.; Mecanica de fluidos, editorial Pearson, 2006, pp. 33.
factor que altera la toma de medidas y por ende la precisión y exactitud del dato experimental obtenido para la viscosidad relativa, específica e intrínseca 6.
Conclusiones. la
viscosidad
limite
obtenida
resulto
ser
ῆ=-
4,9958(mL/g) con un valor de = −1,99832 / . En base a los resultados obtenidos por el metodo del
“viscosímetro de Ostwald” es imprecisión, debido a que cualquier variación de la temperatura puede afectar los resultados finales a medida q transcurre el análisis. En la tabla 1, se presentan los valores de viscosidad
de las diferentes soluciones, el cual se midió con el mismo viscosímetro sin un previo lavado, cada vez que
se
realizaba
una
medición.
Este
manejo
instrumental pudo generar una mayor incertidumbre en la medida final del volumen específico parcial .
La concentración y la temperatura de la solución, son
factores que influyen en la viscosidad de la misma. Si la molécula se asemeja, en forma, a la de una esfera rígida pequeña, se puede llegar a cumplir que su viscosidad intrínseca es igual a 0,025 veces su volumen específico para la molécula seca.
Referencias. 1.
Seymour R; Carraher, C; (1995). Reología y solubilidad. Introducción a la química de los polímeros. Ed. reverte.
2.
https://www.upo.es/depa/webdex/quimfis/docencia/ biotec_termo/Tema5TyCQ0506ByN.pdf .
