La viscosidad es una propiedad de los fluidos, depende de la temperatura y presión. Esta propiedad puede ser determinada mediante diversas maneras. Una de las maneras más simples es la que s…Descripción completa
Laboratorio de ViscosimetriaDescripción completa
Universidad Simón Bolívar Departamento de Química Laboratorio de Química Orgánica para Ingenieros QM-!"#
DETERMINACIÓN DETERMINACIÓN DE PESOS MOLECULARES MEDIANTE VISCOSIMETRÍA VISCOSIMETRÍA Abigail Contreras Farray
Resumen $n el presente traba%o se estudió de manera teórica& el cálculo de pesos moleculares de polímeros en solución mediante la t'cnica de viscosimetría( )ara esto *ue necesario el cálculo cálculo de las viscosidades viscosidades especi*ica& especi*ica& reducida reducida e in+erente in+erente de una me,cla polim'rica polim'rica de polimacrilato de metilo cloro*ormo como disolvente& para luego obtener la viscosidad intrínseca intrínseca mediante mediante la ecuación ecuación de Mar.-/ou0in. Mar.-/ou0in.-Sa.urada -Sa.urada el peso molecular molecular de dic+o polímero cuo valor resultó 121#3#&2g4mol 121! unidades un idades repetitivas 5monómeros6(
Introducción Las soluciones de polímeros son me,cl me,clas as lí7u lí7uid idas as de larga largass cade cadena nass de polímeros pe7ue8as mol'culas de disolv disolvent ente( e( $llas $llas %uegan %uegan un pap papel el mu importante en el campo del estudio la aplic aplicaci ación ón de polí políme meros ros desde desde vario varioss puntos de vista( Uno de ellos es 7ue las soluci soluciones ones polim' polim'ric ricas as se utili utili,an ,an para carac caracte teri ri,ar ,ar la estruc estructu tura ra de m9lt m9ltip iple less polímeros mediante t'cnicas como viscosimetría& cromatogra*ía de e:clusión molecular 5S$; o <);6 dispersión de lu,& entre otras( $l peso molecular medio 5M6 ͞ es el producto del n9mero medio de unidades de repe repeti tici ción ón o monó monóm meros eros el peso peso molecular de dic+as unidades de repetición(
Las reacciones de polimeri,ación& tanto sint'ticas sint'ticas como naturales& producen polímeros con pesos moleculares +ete +etero rog' g'ne neos os&& es deci decir& r& cade cadena nass con con n9meros disti stintos de unid nidades de repe repeti tici ción ón(( La dist distri ribu buci ción ón de peso pesoss mole molecu cula lares res pue puede de ser relat relativ ivam ament entee anc+a como ocurre para la maoría de los polímeros sint'ticos muc+os de los polímeros naturales( =sí la maoría de los polímeros constan de mol'culas con distintos pesos moleculares se dice 7ue son polidispersos( )or otro lado& algunas proteínas ácidos nucleicos& como las pe7ue8as mol'culas típicas& constan de mol'culas con un pes peso mol'cula ulas dete determ rmin inad adoo 5M6 5M6 se dice dicenn 7u 7uee son son polímeros monodispersos 5;arra+er6( La viscosidad es una de las propiedades más importantes de las soluci soluciones ones polim' polim'ric ricas( as( La viscosi viscosidad dad depe depende nde de la estruc estructu tura ra 7uími 7uímica ca del del
polímero& de las interacciones con el disolvente del peso molecular( >ormalmente& una mol'cula de alto peso molecular en un buen disolvente ad7uiere un gran volumen +idrodinámico la viscosidad de la solución aumenta 5?ernánde,6( $n este sentido& para el cáculo del peso molecular 7ue es lo 7ue se busca& es importante tener en cuenta las siguientes de*iniciones@ •
Aiscosidad especí*ica@ 56
•
[C] =(C red )c→ ( Cin+ )c→
$l peso molecular viscosim'trico se puede calcular utili,ando la ecuación de Mar.- /ou0in.- Sa.urada 526 en la cual Mv es el peso molecular viscosim'trico promedio E son constantes para un sistema dado polímero4 disolvente4 temperatura( a
Aiscosidad relativa@ 56
•
com9nmente conocidas como viscosidad intrínseca 5unidades de volumen4 masa6@
Aiscosidad reducida@ 516
[C] = E( ͞Mva 526
Donde ͞M es el peso molecular promedio& E es una constante con unidades de volumen4masa a es adimensional 5?ernánde,6( Otra manera de determinar el peso molecular de un polímero utili,adas con *recuencia son@ • • •
•
Aiscosidad in+erente@ 5!6
Otras menos usadas@ • •
Donde t4to es el tiempo de escurrimiento entre el tiempo de escurrimiento inicial es adimensional( Las dos contribuciones a la viscosidad reducida son el movimiento de las mol'culas aisladas en el disolvente la interacción entre las mol'culas del polímero la solución( )ara eliminar las interacciones es necesario e:trapolar a concentración cero para obtener las viscosidades in+erente reducida
Osmometría ;romatogra*ía de e:clusión molecular Dispersión de Lu,
• •
=nálisis de grupos terminales $bulloscopía ;rioscopía ;romatogra*ía de permeación en gel( Fe*ractometría
$l ob%etivo del presente traba%o es determinar el peso molecular unidades monom'ricas del poli metacrilato de metilo& cua unidad monom'rica se muestra en la *igura & mediante el cálculo de viscosidad(
?igura ( Unidad repetitiva del polimetacrilato de metilo(
Resultdos Gabla ( ;oncentraciones& tiempos de escurrimiento viscosidades(
c!"#dL$ ()*( ()-( ()1(
t#to +)*, ( +)10 ( *)(* 1
%red +)-. ( +)./ . +)/+ (
%s& ()*, ( ()10 ( +)(* 1
%in' +)*/ 0 +)** + +)+/ /
?igura ( Aiscosidad reducida e in+erente en *unción de la concentración(
2%34()0+,"#dL Peso Moleculr !M$5 0.0/,/)*."#mol ͞ Uniddes monom6rics5 0.0Discusión de resultdos )ara obtener la viscosidad intrínseca& se calculó primero las
viscosidades especí*ica& reducida e in+erente seg9n las ecuaciones & 1 !( Las dos 9ltimas presentaron comportamientos opuestos 7ue se pueden observar en la *igura ( La viscosidad reducida aumenta con la concentración linealmente mientras 7ue la viscosidad in+erente disminue en *unción de la concentración tambi'n de manera lineal( $ste comportamiento opuesto es el 7ue +ace 7ue las rectas de su a%uste se intercepten en un 9nico punto del e%e H& el cual corresponde a la viscosidad intrínseca( ;omo se puede notar en las ecuaciones derivadas de los a%ustes lineales para cada serie el punto de corte en el e%e H es ligeramente di*erenteJ KC se tomó como un promedio de las dos( = continuación& se calculó el peso molecular con la ecuación 2 con valores de E a dados como datos del problema& con lo 7ue se obtuvo un peso molecular de 121#3#&2g4mol( ;on el peso molecular de polimetacrilato de metilo 5&g4mol6 se calculó las unidades repetitivas& arro%ando un resultado de apro:imadamente 121!( $s decir& 7ue la muestra problema contenía 121! unidades 5*igura 6 provenientes de la polimeri,ación vinilíca de radicales libres del metacrilato de metilo( $s interesante en este punto se8alar algunas condiciones 7ue podrían a*ectar la viscosidad del polímero en la solución acuosa& como la temperatura a la 7ue se somete el polímero el tiempo 7ue pasa sometido a ella& en general las soluciones polim'ricas pierden viscosidad con el aumento de la temperatura si pasan muc+o tiempo en esta condición se puede degradar la cadena del polímero( $l aumento de la concentración salina tambi'n provoca una disminución de la
viscosidad a*ectando el resultado del peso molecular 7ue depende directamente de esta propiedad 5?ernánde,6( )or otro lado& e:isten otras maneras de calcular el peso molecular de un polímero 7ue se e:plicaron a manera introductoria del tema& algunas de estas resultan engorrosas e:perimentalmente o aun7ue varias se +acen de manera automati,ada con e7uipos apropiados& no resultan tan viables desde el punto de vista económico( )or esto la viscosimetría ad7uiere importancia por ser un procedimiento sencillo& económico 9til para una amplia gama de polímeros 5;arra+er6(
Conclusiones La viscosimetría es una t'cnica sencilla económica utili,ada para calcular el peso molecular de polímeros en solución( $n este caso se obtuvo un peso de 121#3#&2g4mol& provenientes del calculó de la viscosidad intrínseca 7ue arro%o un resultado de &13g4dL& 121! unidades repetitivas de poli metacrilato de metilo(
7i8lio"r9: S$MOUF Introducción a la polímeros . Feverte(
;=FF=/$F(
química
de
los
?$F>N>D$& I( Polímeros en solución y aplicación de los polímeros en la industria petrolera. )DAS=-Intevep(
Departamento de Mane%o Integrado de )roducción( Miranda& Aene,uela(
