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Vicosimetria, Tensiometria e Condutimetria Integrantes Emmanuel Vinicius Oliveira Araújo Fillipe Leornes Bruno e Silva Helen Cristina Mendes de Almeida Iasmim crispim Alencar Braga Lívia Andrade Sales Paulo Jefferson Santos Marques 1 1 Viscosidade de Líquidos 2 Introdução A viscosidade de um líquido pode ser definida como a resistência que um fluído exerce ao escoamento por um capilar de vidro ou mesmo uma superfície qualquer. Temperatura Composição da amostra 3 Introdução Exemplos de Fluxos Fluxo Laminar X Fluxo Turbulento 4 Introdução Viscosímetros Viscosímetro Capilar Viscosímetro Rotacional Splindles do viscosímetro Rotacional 5 Introdução Viscosidade Relativa Viscosidade Dinâmica Viscosidade Cinemática. 𝛈 = 𝛒1 x 𝛕1 𝛒2 x 𝛕2 Viscosidade Relativa 𝛈 = 𝛈relativo x 𝛈solvente Viscosidade Dinâmica 𝛖 = 𝛈 𝛒 Viscosidade Cinemática 6 Finalidade Determinar as viscosidades relativa, dinâmica e cinemática dos soros fisiológico, caseiro e para reidratação oral, bem como, a determinação dessas mesmas grandezas para as soluções 0,5 e 1% de carmelose, utilizando para as três primeiras amostras o viscosímetro de Ostwald-Fenske e para as soluções de carmelose um viscosímetro rotacional. Soro Fisiológico Soro Caseiro Soro para Reidratação Oral Camelose 0,5% Camelose 1% 7 Procedimento Experimental 8 Fórmulas 𝛈 = 𝛒1 x 𝛕1 𝛒2 x 𝛕2 Viscosidade Relativa 𝛈 = 𝛈relativo x 𝛈solvente Viscosidade Dinâmica 𝛖 = 𝛈 𝛒 Viscosidade Cinemática 𝛈 = viscosidade do líquido, tanto dinâmico, como relativo 𝛒 = massa específica das amostras de soro e água 𝛕 = corresponde a média dos tempos, em segundos 𝛖 = a viscosidade cinemática. 9 Resultados Amostras Pg/cm3 Tempo de escoamento(s) Ƞrel Ƞ,cP V,cSt Água 0,99624 65 - - - Soro Caseiro 1,01366 78 1,1999 1,2208 1,2163 Soro Fisiológico 1,0078 71,3 1,0968 1,1096 1,1054 S.P.Reidratação 1,01246 77,6 1,1936 1,2132 1,2085 Carmelose0,5% 1,00005 ------- 175,9 ------- 176 Carmelose1% 1,0009 ------- 639,4 ------- 640 Todos os resultados apresentados na tabela abaixo estão relacionados com os experimentos realizados de determinação da viscosidade de líquidos, onde todos os testes foram realizados a uma temperatura de 28ºC onde pH2O = 0,99624 g/cm3. Os resultados de massa específica para todos os soros foram obtidos no experimento de picnometria. Tabela 1: Viscosidades relativa, dinâmica e cinemática das amostras analisadas. 10 Discussão Viscosidade descreve a resistência interna para fluir que uma substância exerce e deve ser pensada como a medida do atrito do fluido. Assim relacionando a composição de todas as amostras testadas, podemos observar resultados que comprovam a relação da viscosidade com a composição química e as características específicas como as apresentadas pela carmelose. Os resultados obtidos estão de acordo, analisando a os resultados frente a sua composição química e sua função específica. 11 por Tensiometria Concentração Micelar Crítica 12 Finalidade Determinar a concentração micelar crítica do tensoativo dodecilsulfato de sódio (sds) por tensiometria e comparar o valor obtido com os tabelados na literatura Dodecilsulfato de Sódio – SDS 13 Tensoativos São substâncias anfifílicas que possuem um agrupamento polar , uma porção apolar ou hidrofóbica. Classificam-se em: Aniônicos, catiônicos, anfotéricos e não-iônico. + + { Iônicos Não-Iônicos (Catiônico) (Aniônico) (Anfótero) (Não Possui Carga) Representação esquemática dos Tensoativos SDS 14 Tensiometria Tem como objetivo medir a força necessária para remover um anel de platina da superfície de uma solução. Ao remover o anel da solução, ele arrastará uma coluna de líquido cilíndrica. Onde vai ocorrer o equilibrio entre a força do tensiometro com o peso da coluna de líquido. 15 Método Experimental Preparar 100ml solução estoque de 30mM de SDS A partir da solução estoque, diluir em dez soluções de SDS, nas concentrações de 1mM, 2mM, 3mM, 4mM, 5mM, 6mM, 7mM, 8mM, 9mM e 10mM. Medir o valor da tensão superficial em água destilada e anotar o valor obtido Medir cada uma das soluções, da mais diluída a mais concetrada. 16 Resultados Concentração emmM Tensão SuperficialemN/m 1 41.6 2 38.7 3 32.1 4 32.5 5 33.0 6 34.4 7 35.2 8 35.3 9 35.8 10 36.2 17 Gráfico e CMC 18 Considerações Finais A tensão superficial da água é diminuída pela adição de surfactante. Próximo a superfície, os grupos polares orientam-se para a solução aquosa, enquanto que os grupos apolares se localizam na interface água-ar minimizando, assim, o contato com a água. Isto gera uma diminuição na tensão superficial do sistema, pois provoca um desarranjo de suas superfícies. Após a cmc, ao contrário dos monômeros, as micelas se dispersam na solução, não apresentando efeito adicional sobre a tensão superficial. 19 Referências Bibliográficas http://s3.amazonaws.com/magoo/ABAAAemL0AI-4.jpg http://blog.newtonpaiva.br/pos/wp-content/uploads/2012/11/E6-FARM-23-FIGURA1.jpg MANUAL de práticas: Disciplina: Físico - Química aplicada à Farmácia. Ceará: Universidade Federal do Ceará, Centro de Ciências, Departamento de Química Analítica E Físico- Química, 2009 http://www.usp.br/massa/2013/qfl2453/pdf/tensaosuperficial.pdf 20 Condutimetria 21 Introdução O que são Micelas ? É uma estrutura glomerular formada por um agrupamento de moléculas anfipáticas O que é CMC ? (Concentração Micelar Crítica) É a menor concentração onde ocorre a formação de micelas de um sulfactante. 22 22 Introdução 23 E o que são Tensoativos ou Sulfactantes ? São moléculas Anfifílicas caracterizadas por possuírem ambas as regiões estruturais Hidrofílica e Hidrofóbica. Podem ser de três tipos: Aniônico Catiônico Anfótero Não- Iônico Dodecilsulfato de Sódio (SDS) Introdução Medidor de Condutividade ou Condutivímetro: É um instrumento laboratórial que permite a medição de condutividade de diversas amostras. 24 Podem ser de três tipos: Condutivímetro de Bancada: Utilizado em indústrias eletrônicas, químicas, controle de qualidade de água, formulações ou soluções. Condutivímetro de Bolso: Controle de qualidade, medição de pureza de águas destiladas, desmineralizada, deionizadas ou osmosificadas tanto em laboratório ou diretamente em instalações industriais. Condutivímetro de Portátil: Usado em controle de qualidade de água, soluções ou formulações, processamento de alimentos, cosméticos, entre outros. Objetivos: 25 Esta prática teve como objetivo determinar a Concentração Micelar Crítica do tensoativo dodecilsulfato de sódio (SDS), em diferentes concentrações, utilizando o condutivímetro Além de comparar o valor obtido com os tabelados na literatura, a fim de que o aluno estabeleça uma análise crítica dos seus resultados experimentais. Familiarizar o aluno com a técnica utilizada e com o aparelho em questão. Bem como defimnir graficamente a concentração micelar crítica do SDS por condutimetri. Metodologia Experimental: Aferida a temperatura, encontrando um valor de 23,8°C, no entanto o condutivímetro apresenta um sistema de compensação da temperatura. Deu-se início ao experimento determinando-se o valor da condutância da água destilada e fervida NO experimento foi utilizado um volume de água de 50 ml, a concentração da solução estoque era de 30 mM e a condutividade da água foi de 16,45 𝛍S. Foi realizadas as medições sempre cuidando para não “Estourar” as escalas. Encontrou-se a Condutividade observada das amostras. A partir de então pode-se calcular a concentração e condutividade final. 26 Resultados Levando em concideração que a temperatura no dia estava na faixa dos 23, 8°C, não sendo necessário a aplicação de banho termostático, que o volume de água utilizado foi 50 ml, que a concentração da solução estoque de SDS era de 30 𝛍S e que a condutividade do solvente foi de 16,45 𝛍S, podemos chegar ao valor da concentração através da seguinte fómula. 27 Vamos Calcular ? Lf = L obs - Li C1 x V1 = C2 x V2 Condutividade Final Concentração de SDS C1, corresponde a concentração da solução estoque V1 ao volume de SDS que foi adicionado C2 o valor da concentração de SDS que foi diluída em 50 ml de água. V2 ao volume da solução de água, 50 ml, mais SDS que é variável de forma crescente Resultados 28 Vamos Calcular ? Levando em concideração que a temperatura no dia estava na faixa dos 23, 8°C, não sendo necessário a aplicação de banho termostático, que o volume de água utilizado foi 50 ml, que a concentração da solução estoque de SDS era de 30 𝛍S e que a condutividade do solvente foi de 16,45 𝛍S, podemos chegar ao valor da concentração através da seguinte fómula. Logo temos que a Concentração da solução estoque é 30 mM, V1 é igual a 2 ml e V2 é igua a 52 ml, o valor da concentração 1 é de: C1 x V1 = C2 x V2 30 x 2 = C2 x 52 C2 = 1,16mM C1 x V1 = C2 x V2 Resultados Levando em concideração que a temperatura no dia estava na faixa dos 23, 8°C, não sendo necessário a aplicação de banho termostático, que o volume de água utilizado foi 50 ml, que a concentração da solução estoque de SDS era de 30 𝛍S e que a condutividade do solvente foi de 16,45 𝛍S, podemos chegar ao valor da concentração através da seguinte fómula. 29 Vamos Calcular ? Logo temos que a Concentração da solução estoque é 30 mM, V1 é igual a 10 ml e V2 é igua a 60 ml, o valor da concentração 1 é de: C1 x V1 = C2 x V2 30 x 30 = C2 x 80 C2 = 11,25 mM C1 x V1 = C2 x V2 Discussão Volume de SDS em 50 ml de água (ml) Concentração de SDS (mM) Condutividade Observada (Lobs), dado em ??S Cndutividade Final (Lf), dado em ??S 2 1,16 114,4 98 4 2,22 206 190 6 3,21 284 268 8 4,14 348 332 10 5 397 381 12 5,80 447 431 14 6,60 475 459 16 7,27 519 502 18 7,94 552 536 20 8,6 583 567 22 9,26 605 589 24 9,72 631 615 26 10,3 651 635 28 11 674 658 30 11,25 700 684 30 Tabela 01: Correspondente Ao Volume E Concentração Da Solução, Condutância Observada E Final Discussão 31 ------------------------ Discussão 32 A micelização, a formação desses agregados, ocorre de forma muito brusca A condutivodade inicial da água, apresentou um valor de 16,45 𝛍S, no entanto, o valor esperado era de 2 𝛍S. Por que utilizar KCl solução padrão ? O condutivímetro pode ser ligado em Corrente Alternada Dodecilsulfato de Sódio (SDS) Aplicações Comerciais de Tensoativos Sabões e Detergentes Emulsionantes, Dispersantes e Umectantes Composição de Antissépticos e Desinfetantes Ex: Cloreto de benzalcônio – desinfecção da pele em procedimentos pré-operatórios. Indústria do Couro Líquidos Iônicos Tensoativos Tensoativos Verdes Alternativa RECICLÁVEL aos solventes industriais convencionais. Utilizado na Descontaminação de Água. Propriedades dos Solventes Verdes: Alta Polaridade Alta estabilidade química e térmica (permite a reciclagem do solvente no processo industrial) Pressão de vapor muito baixa (pode ser empregado como solvente sem perigo de explosão) Conciderações Finais A determinação da concentração micelar crítica (CMC), por condutometria, foi realizada para o agente tensoativo dodecilsulfato de sódio (SDS), em água. A determinação da CMC do SDS pelo método condutimétrico se mostrou útil como uma atividade complementar ao experimento que utilizou o tensiômetro, sendo mais uma técnica que permite a determinação da CMC e com um baixo custo relativo. Referências CASTELLAN, G. Fundamentos de Fisico-Química,3 ed, Edgard Blucher, 2006. CROCKFORD, H.D. ; KNIGHT, S.B. Fundamentos de Fisico-Química, Livros Lucena, Paula. Manual de Controle de Qualidade na Farmácia Magistral. MANUAL DE PRÁTICAS físico-químicas da Universidade Federal do Ceará. 36 Muito Obrigado por Sua Atenção ! 37
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