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FISICOQUÍMICA
TRABAJO DE LABORATORIO Nº 9
TEMA: Macromoléculas . Determinación de peso molecular por medición
de viscosidad.
OBJETIVO
Determinación del peso molecular del alcohol polivinílico utilizando la viscosidad
intrínseca.
FUNDAMENTOS TEÓRICOS
Muchas propiedades físicas de los polímeros dependen de características como
longitud de la cadena, grado de ramificación y peso molecular, las cuales no son fáciles
de especificar.
En este trabajo práctico usaremos alcohol polivinílico, el cual muestra considerable
cantidad de ramificaciones de las cadenas. Es uno de los pocos polímeros solubles en
agua, lo cual lo hace comercialmente importante.
Para un fluído incompresible fluyendo a través de un capilar vertical el flujo está
gobernado por la ley de Poiseuille. Considerando ∆p=p1-p2 y un volumen determinado
de líquido, se puede establecer la siguiente relación:
⁄ Donde t es el tiempo requerido para que el fluido atraviese la marca desde el menisco
superior al inferior y B es la constante del aparato que se puede determinar calibrándolo
con un líquido de viscosidad conocida, por ejemplo el agua.
La viscosidad intrínseca, [η], está definida como:
1 lim ⁄ lim Donde c es la concentración en gramos de soluto en 100 ml de solución, ηsp es la
viscosidad específica, η es la viscosidad de la solución y η0 es la viscosidad del solvente
puro.
Un gráfico de (1/c)ln en función de c tiene una dependencia lineal con la
concentración a concentraciones bajas, lo que permite extrapolar a concentración cero
para hallar el valor de la .
La viscosidad intrínseca se relaciona con el peso molecular del polímero a través de
la siguiente ecuación:
Donde K y a son constantes empíricas características del polímero y del solvente.
Flory y Leutner trabajando con especies monodispersas del alcohol polivinílico
establecieron una correlación entre el peso molecular determinado por medidas de la
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presión osmótica y la viscosidad intrínseca. Ellos encontraron que para el alcohol
polivinílico en solución acuosa a 25ºC a=0,76; K = 2,0.10-4; Mv/Mn = 1,89.
MATERIAL NECESARIO
Viscosímetro de Ostwald, 2 matraces de 100 mL y 2 matraces de 250 mL, pipetas
volumétricas de 10 y 50 mL, vasos de precipitado de 100 y 250 ml, mecheros Bunsen,
termómetro de 0-100ºC, baño termostático, alcohol polivinílico (peso molecular de
60.000 a 80.000; 5 g de sólido) ; KIO4 (1 g), balanza analítica.
PROCEDIMIENTO
A) Preparación de la solución del polímero
1.- Pese cuidadosamente en un vidrio de reloj o en algún recipiente 4,500 g del polímero
seco.
2.- Agregue lentamente con agitación a 200 mL de agua destilada caliente en un
recipiente. Agregue el polvo sobre la mayor superficie posible del agua y agite
suavemente para que no se formen burbujas o se produzcan espumas.
3.- Cuando todo el polímero se ha disuelto, dejar enfriar la solución y trasvasarla
cuidadosa y cuantitativamente dentro de un matraz volumétrico de 250 mL. Agregar la
solución por las paredes del matraz para evitar la aparición de espumas. Complete el
enrase con agua destilada y mezcle lentamente invirtiendo el matraz varias veces. Si la
solución apareciera contaminada con material insoluble que pudiera interferir en la
medida de la viscosidad, fíltrela.
4.- Evitar en todo momento la aparición de espumas, sobre todo al trasvasar la solución
de un recipiente al otro. Todo material de vidrio que ha estado en contacto con la
solución del polímero hay que enjuagarlo rápidamente ya que una vez que el polímero
se ha secado sobre la superficie del vidrio es muy difícil removerlo. La solución del
polímero no debe prepararse con mucha anticipación porque puede convertirse en
medio de cultivo para bacterias aeróbicas.
5.- Realizar una dilución de la solución tomando 50 mL y colocar en matraz
volumétrico de 100 mL completando hasta el enrase con agua destilada. Teniendo
siempre la precaución de evitar la formación de espumas. Mezcle y coloque en el baño
para termostatizar. En esta y cualquier otra dilución enjuagar la pipeta con abundante
agua y luego con acetona.
6.- Puede preparar una dilución más tomando 50 mL de la solución anterior y llevar a
100 mL en matraz.
7.- Se debe determinar la viscosidad de cada una de las soluciones del polímero.
B) Medida de la viscosidad
1.- Limpiar el viscosímetro de Ostwald con mezcla sulfocrómica,
enjuagar varias veces con agua destilada y secar con trompa de
agua.
2.-. Añadir con pipeta un volumen de agua destilada suficiente
para que un menisco quede en la parte inferior del tubo cuando el
otro alcance el nivel superior.
3.- Coloque el viscosímetro verticalmente en un termostato de
vidrio de manera que el nivel superior quede debajo de la
superficie de agua. Dejar 10-15 minutos para que se alcance el
equilibrio térmico.
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4.- Medir el tiempo que tarda en fluir entre los dos niveles (previa succión para que el
nivel de líquido supere el nivel superior). Hacer tres determinaciones que concuerden
entre sí un 1 %.
5.- Vaciar el viscosímetro, enjuagarlo con acetona, secarlo por succión con trompa de
agua. Medir un volumen de la solución del polímero igual al de agua usado, introducirlo
en el viscosímetro y determinar el tiempo de flujo de dicha solución. Enjuagar
rápidamente la pipeta con agua y luego con acetona antes de volverla a usar. Cada vez
que vacíe el viscosímetro enjuáguelo completamente con agua destilada y séquelo con
acetona. Asegúrese de remover todo el polímero con agua antes de colocar la acetona.
6.- Repita la misma operación con todas las diluciones del polímero preparadas.
RESULTADOS
A 25 ºC la densidad del agua es 0,9970 g/cm3 y el coeficiente de viscosidad ) es
0,8937 cp, usando los tiempos obtenidos determine la constante B del viscosímetro.
Para cada solución del polímero estudiada calcule el coeficiente de viscosidad y la
concentración en g/100 mL de solución.
Calcule ηsp/c y (1/c)ln(η/η0) y grafique en función de c y extrapole a concentración
cero para obtener la viscosidad intrínseca para el polímero.
Calcular el Mv y Mn para ambos polímeros.
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