Relatório 8

Prévia do material em texto

Universidade Estadual de Maringá
Centro de Ciências Exatas
Departamento de Química
Físico-Química Experimental 1
4050/Turma 31
Relatório:
DETERMINAÇÃO DA MASSA MOLAR DE UM POLÍMERO POR VISCOSIMETRIA
 Discente:
 
 Docente: 
 
Maringá, outubro de 2021.
RESUMO
A equação de Huggins (1) descreve a relação entre a viscosidade intrínseca e as concentrações das soluções diluídas dos polímeros como:
 (1)
Na equação kH é o coeficiente de Huggins. A equação de Mark-Houwink (2) correlaciona a massa molar viscosimétrica média () e a viscosidade intrínseca de uma solução de polímero:
 (2)
K e α são constantes de um determinado sistema de polímero/solvente/temperatura, normalmente, entre 0,5 < α < 0,8 é encontrado para conformações de cadeias flexíveis e entre 0,8 < α < 1,0 para macromoléculas rígidas(MOREIRA et al., 2004).
Um dos métodos para determinar as constantes K e α da equação de Mark-Houwink é pela correlação dos valores de massa molar ponderal média () com as correspondentes medidas de viscosidade intrínseca [η] em um dado solvente a uma temperatura estabelecida, a partir das constantes é possível fazer o cálculo da massa molar média viscosimétrica. 
A medida de viscosidade intrínseca de soluções pode ser feita com o viscosímetro de Ubbelohde, também conhecido como viscosímetro de nível suspenso, devido ao líquido extraído no bulbo superior pequeno não estar conectado ao reservatório enquanto flui abaixo do capilar durante a medida, o capilar e o tubo de equalização de pressão ficam suspendidos acima do reservatório, o que assegura que a diferença de pressão existente entre a parte superior do bulbo e a parte inferior do capilar seja devido a pressão hidrostática. Neste viscosímetro compara-se o tempo gasto para que uma solução escorra por um tubo capilar com o tempo gasto por uma solução padrão.
OBJETIVOS
Aplicar a equação de Mark-Houwink na determinação da massa molar de poliestireno e determinar, a partir dos resultados experimentais, outras propriedades físico-químicas do polímero.
MATERIAIS E METÓDOS
Uma solução de amostra de poliestireno de massa molar desconhecida foi preparada adicionando cerca de 0,5 g do polímero em balão volumétrico de 25 mL (a solução foi preparada com 24 horas de antecedência). O balão foi completado com solvente (tolueno) até a marca, agitando vigorosamente. Após o viscosímetro ter sido limpo previamente com solução adequada (solução nitrocrônica), este foi enxaguado exaustivamente com água e seco (feito 24 horas antes), sendo posicionado verticalmente dentro do banho.
O tempo médio de escoamento foi determinado a partir de 4 medidas de escoamento do solvente puro e em seguida foi obtido o tempo médio de escoamento de soluções de diferentes concentrações (4 a 5) do polímero nesse solvente. O tempo de escoamento da solução inicial (8,00 a 10,00 mL) foi medido por 3 vezes. As demais soluções foram obtidas por adição de solvente diretamente ao próprio viscosímetro, sendo adicionado quantidades conhecidas de solvente de modo que o tempo de escoamento caiu cerca de 15% ou mais do valor anterior, cada solução feita foi bem agitada.
RESULTADOS E DISCUSSÕES
1. Resultados Experimentais Obtidos:
Dados para o Poliestireno/Tolueno a T= 25°C:
K= 3,80.10-5 L/g
A= 0,63
Tabela 1. Valores experimentais de tempos de escoamento (s) obtidos para soluções de Poliestireno/Tolueno em diferentes concentrações do polímero (g/L) conduzidas no viscosímetro de Ubbelohde a 25°C.
	Medida
	Concentração do Polímero (g/L)
	Tempo de Escoamento (s)
	Tempo Médio de Escoamento (s)
	1
	0
	78,58
78,56
78,54
	78,56
	2
	9,15
	94,84
94,81
93,78
	94,48
	3
	11,18
	98,87
98,83
97,79
	98,50
	4
	14,37
	105,67
105,65
105,63
	105,65
	5
	20,12
	126,71
125,69
125,67
	126,02
A partir dos dados obtidos foram efetuados os cálculos de viscosidade específica, relativa, reduzida e inerente utilizando as seguintes equações:
 Viscosidade Relativa
 Viscosidade Específica
 Viscosidade Reduzida
Após obtido os valores uma nova tabela foi gerada e a partir da mesma um gráfico foi plotado:
Tabela 2. Valores de viscosidade.
	Medida
	Concentração do Polímero (g/L)
	Tempo Médio de Escoamento (s)
	Nsp
	Nsp/C (L/g)
	Nr
	1/C * ln Nr (L/g)
	1
	0
	78,56
	0
	0
	1
	0
	2
	9,15
	94,48
	0,202648
	0,022147
	1,202648
	0,020167
	3
	11,18
	98,5
	0,253819
	0,022703
	1,253819
	0,020232
	4
	14,37
	105,65
	0,344832
	0,023997
	1,344832
	0,020617
	5
	20,12
	126,02
	0,604124
	0,030026
	1,604124
	0,023488
Através das equações de Huggins se obtém o parâmetro K:
 Eq. 1
 Eq. 2
Para C=0, o coeficiente linear da reta corresponde a viscosidade intrínseca para a Eq. 1 e Eq. 2 ηit é 0,0037 e 0,0042, o coeficiente angular corresponde a Kηit2, logo, é possível calcular os valores de k1 e k2 para verificar se a somatória de ambos é igual a 0,5, a viscosidade intrínseca se da no ponto onde as retas de viscosidade reduzida e viscosidade inerente se cruzam neste caso o valor é de 0,0062 L/g. A partir da equação de Mark-Howink-Sakurada é possível calcular a massa molar do poliestireno:
Os valores da literatura de viscosidade intrínseca são de 0,0504 L/g e a massa molar do poliestireno é de 90.103 g/mol. 
CONCLUSÃO
A viscosidade é uma das propriedades mais importantes de um líquido e quando se fala de soluções poliméricas o método para encontrar a viscosidade dessas soluções é utilizado para determinar a massa molar de polímeros, neste experimento a partir do viscosímetro de Ubbelohde a viscosidade intrínseca de uma solução poliestireno/tolueno foi determinada e utilizando a equação de Mark-Houwink a massa molar do polímero foi estimada.
REFERÊNCIA
MOREIRA, J. C. et al. Determinação das constantes K e alfa da equação de Mark-Houwink de poli(p-acetóxiestireno). Polímeros, v. 14, n. 2, p. 80–82, 2004. 
Viscosidade Reduzida e Inerente X Concentração
1/C(ln Nr)	
0	9.15	11.18	14.37	20.12	0	2.0166722168622555E-2	2.0232011103026186E-2	2.0617194155591878E-2	2.3487970202171908E-2	Nsp/C	
0	9.15	11.18	14.37	20.12	0	2.2147285009960705E-2	2.2702928199541662E-2	2.3996658006964613E-2	3.0026055479748789E-2	C (g/L)