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Universidade Federal de Santa Catarina
Viscosidade Intrínseca Arlindo Cristiano Felippe Prof. Dr. Edson Minatti Disciplina: Físico-Química Experimental II QMC 5409 Turma: 729
INTRODUÇÃO A viscosidade de polímeros tem grande importância prática. Polímeros são utilizados como aditivo para óleos de motores. Um bom óleo deve ter baixa viscosidade em temperaturas baixas, mas não deve ser muito flúido (fino) em temperaturas mais elevadas. Como o óleo puro se torna menos viscoso a medida que a temperatura aumenta, a solução para o problema é adicionar moléculas de polímeros cuja viscosidade reduzida aumente com a temperatura.
1
OBJETIVOS Determinar a viscosidade relativa, especifica, reduzida e intrínseca para as soluções de polímeros.
Determinar a massa molar dos polímeros através de medidas de viscosidade intrínseca
Determinar a constante de Huggins (kH)
Determinar a concentração de over lap dos polímeros
EQUAÇÕES Viscosímetro capilar
η = k .ρ .t η rel =
Viscosidade relativa
η solução η solvente
=
ρ solução .t solução ρ solvente.t solvente
Para soluções diluídas, ρ solução ≈ ρ solvente , logo : η rel =
tsolução tsolvente
Viscosidade especifica η esp =
η solução − η solvente
Viscosidade reduzida η red =
η solvente
=
η solução η solvente
−1
η esp C
η esp = [η ] C
Viscosidade intrínseca lim C →0
2
EQUAÇÕES Viscosidade intrínseca
η esp = [η ] C
lim C →0
1) Representa o volume hidrodinâmico das macromoléculas em solução. 2) Quanto mais favorecida a interação polímero-solvente (bom solvente) maior será a viscosidade intrínseca. 3) A qualidade do solvente pode também ser avaliada pela inclinação da curva ? red vs. C, onde kH é a constante de Huggins. (Quanto
η red = [η ] + k H [η ] .C 2
Y = A + B. X
maior a inclinação, melhor a interação polímero-solvente.)
4) C* = Concentração em que os novelos de macromoléculas começam a se entrelaçar.
C
5) A relação entre viscosidade intrínseca e massa molar é dada pela equação de Staudinger-Mark-Houwink:
*
=
1 [η ]
[η ] = K.M a
EQUIPE A Resultados obtidos para a poliacrilamida (30 ºC) Capilar 75mm Concentração (g.mL-1)
Tempo médio de escoamento (s)
Viscosidade relativa
Viscosidade específica
Viscosidade reduzida (mL.g-1)
0
113,39
1
0
-
0,0004
152,95
1,35
0,35
875
0,0008
213,89
1,89
0,89
1112
0,0010
258,51
2,28
1,28
1280
0,0015
398,33
3,51
2,51
1673
η rel =
t solução tsolvente
η esp = η rel − 1
η red =
ηesp C
3
EQUIPE A Cálculo da Viscosidade intrínseca
-1
Viscosidade Reduzida, (mL.g )
1800
η esp = [η ] lim C →0 C
1600 1400 1200 1000 800
Y=A+B*X A 557,50199 B 732430,27888
600 400 0,0000
0,0004
0,0008
0,0012
0,0016
-1
Concentração, (g.mL )
Através da equação da reta obteve-se a viscosidade intrínseca (coeficiente linear): [η] = 557,50 mL.g-1.
EQUIPE A Cálculo da Massa Molar Média da Poliacrilamida
[η ] = K.M a
K = 6,31X10-3 mL.g-1 a = 0,80
[η ] = K .M a [η ] Ma = K
(M )
a 1/ a
[η ] = K
1/ a
[η ] M = K
1/ a
1 / 0 ,8
557,5 = −3 6,31X 10
= 152 324 g .mol −1
4
EQUIPE A Cálculo da constante de Huggins (kH) 2
Y = A + B. X
-1
η red = [η ] + k H [η ] .C
Viscosidade Reduzida, (mL.g )
1800 1600 1400 1200 1000 800
Y=A+B*X A 557,50199 B 732430,27888
600 400 0,0000
0,0004
0,0008
0,0012
0,0016
-1
Coeficiente angular = B = k H [η ]
Concentração, (g.mL )
2
B 732430,3 mL2 .g -2 kH = 2 = = 2,36 -1 2 [η ] 557,5 mL.g
(
)
EQUIPE A Cálculo da concentração de over lap
C* =
1 [η ]
C* =
1 = 17,9 X 10 −4 g .mL−1 −1 557,5 mL.g
C * = 1,79 g .L−1
5
EQUIPE B Resultados obtidos para a poliacrilamida (25 ºC) Capilar 75mm Concentra ção (10-4 g mL-1)
tmédio (s)
Viscosidade Relativa
Viscosidade Específica
Viscosidade Reduzida (mL g-1)
Água
107
1,00
0
-
8
154
1,44
0,44
550
10
168
1,57
0,57
570
20
280
2,62
1,62
810
-1
Viscosidade Reduzida, (mL.g )
1000 900 800 700 600 500 400
A B
300 0,0000
0,0004
0,0008
359,35484 224193,54839
0,0012
0,0016
0,0020
-1
Concentração, (g.mL )
EQUIPE B Cálculo da Viscosidade intrínseca. 900
-1
Viscosidade Reduzida, (mL.g )
1000
η esp = [η ] lim C →0 C
[η] = 359,4 mL.g-1.
800 700 600 500 400
A B
300 0,0000
0,0004
0,0008
0,0012
359,35484 224193,54839 0,0016
0,0020
-1
Concentração, (g.mL )
Cálculo da Massa Molar Média da poliacrilamida K = 6,31 . 10-3 mL.g1 [η ] = K.M a M = 879 905 g.mol-1 a = 0,80
6
EQUIPE B Cálculo da constante de Huggins (kH)
η red = [η ] + k H [η ] .C
1000
kH = 1,74
900
-1
Viscosidade Reduzida, (mL.g )
2
800 700 600 500 400
A B
300 0,0000
0,0004
0,0008
359,35484 224193,54839
0,0012
0,0016
0,0020
-1
Concentração, (g.mL )
Cálculo da concentração de over lap
C* =
1 [η ]
C*= 28X10-4 g.mL-1
EQUIPE: Renato, Silvane, Daiane Resultados obtidos para o poli(óxido de etileno) (25 ºC) Capilar: 50 e 75mm (2,5; 5,0; 7,5; 10,0; 15,0; 20,0 e 25,0 × 10-4g/mL). 150
C →0
[η]50 = 110,9 mL.g-1. [η]75 = 100,5 mL.g-1.
A B
110,93742 10445,25467
130
-1
η esp = [η ] C
lim
140 ηsp/c (mL.g )
Cálculo da Viscosidade intrínseca
Capilar 50 Capilar 75
120
A B
110
100,4699 13662,65435
100 90 0,00000
Cálculo da Massa Molar Média
0,00075
0,00150
0,00225
c (g/mL)
K=156 x 10-3 mL.g-1 M50 = 505375 g.mol-1 a [η ] = K.M M75 = 415033 g.mol-1 a = 0,50
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EQUIPE: Renato, Silvane, Daiane Cálculo da constante de Huggins (kH)
η red = [η ] + k H [η ] .C 2
150
Capilar 50 Capilar 75
kH 75= 1,35
A B
110,93742 10445,25467
130
-1
kH 50= 0,85
ηsp/c (mL.g )
140
120
A B
110
100,4699 13662,65435
100 90 0,00000
0,00075
Cálculo da concentração de over lap
C* =
1 [η ]
0,00150
0,00225
c (g/mL)
C*50= 90X10-4 g.mL-1 C*75= 99,5X10-4 g.mL-1
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