Relatório 4 Massa Molar de um Polímero

Prévia do material em texto

Disciplina de Físico-Química 
QM6340 
 
 
Laboratório 4 – Determinação da Massa Molar de um polímero por 
viscosimetria capilar 
 
 
 
 
 
Erica Nijenhuis Lima________________________________________RA: 11.215.428-1 
Felipe Jun_________________________________________________RA: 11.215.444-8 
Rafaela Orlando Olivieri_____________________________________RA: 11.215.417-4 
 
 
 
 
 
 
Data do experimento: 21/03/2018 Data de entrega: 29/03/2018 
Turma 645 Professora Adriana 
Número do Grupo: 7 
1. Resumo 
1.1. Objetivo 
1.2. Procedimento experimental 
1.3. Materiais utilizados 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2. Metodologia 
 
2.1. Fluxograma 
 
 
 
Completar com tolueno 75 ml solução estoque 
 Agitar 
 
 Repetir processo mais 5 vezes 
 
 
 
 Tolueno puro 
 Medir viscosidade 
 
 Lavar viscosímetro com próximo solvente a ser medido 
 
 Fazer próxima medição 
 
Repetir procedimento com todas as diluições 
 
 Lavar viscosímetro com solução estoque 
 
Medir viscosidade da solução estoque 
 
 
 
 
Balão volumétrico (100 ml) 
Viscosímetro 
2.2. Equações 
Para o cálculo da massa molar viscosimétrica, primeiramente é preciso encontrar o 
valor da viscosidade intrínseca, que relaciona também constantes que dependem do 
polímero utilizado. A equação que relaciona esses parâmetros está apresentada abaixo. 
 
 
Os parâmetros constantes dependem do polímero utilizado. Neste caso foi utilizado o 
poliestireno em tolueno, seus respectivos valores estão representados a seguir. 
 
 
 
Com os dados obtidos através da medição, é possível encontrar a viscosidade relativa, através 
da seguinte equação. 
 
 
 
Sendo t o tempo de escoamento da solução e 𝑡0 o tempo de escoamento do solvente 
(tolueno). 
Calculando-se então a viscosidade especifica, temos: 
 
 
 
Para obtermos a variável desejada, que é a viscosidade intrínseca, é preciso obter um 
gráfico experimental, e para isso, com o valor da viscosidade específica, é obtido o valor da 
viscosidade específica reduzida. 
 
 
Finalmente, com esse valor é possível obter a curva cujo coeficiente linear 
representará a viscosidade intrínseca. 
(1) 
(2) 
(3) 
(4) 
3. Cálculos e resultados 
Primeiramente determinou-se o tempo de escoamento do solvente (tolueno), com o 
auxílio de um cronometro 
Tabela 1 - Tempo médio de escoamento do Solvente. 
 
t1 (s) t2 (s) tmédio (s) 
Solvente 12,03 11,87 11,95 
 
Após as diluições, o tempo de escoamento de cada solução foi determinado. 
Começando pela solução mais diluída até a mais concentrada da solução de poliestireno. 
Tabela 2 - Tempo médio de escoamento para cada concentração. 
C(g/dL) t1(s) t2 (s) tmédio (s) 
1 21,6 21,62 21,61 
0,75 18,81 18,6 18,705 
0,5625 16,7 16,7 16,7 
0,4218 15,16 15,31 15,235 
0,3164 14,13 14,32 14,225 
0,2373 13,53 13,84 13,685 
0,1779 13,38 13,19 13,285 
 
A partir da Relação entre a viscosidade relativa para soluções diluídas e o tempo de 
escoamento, é possível calcular o Viscosidade específica, para assim calcular a viscosidade 
específica reduzida, a partir da Equação 2, 3 e 4. 
𝜂𝑅𝐸𝐿 = 
𝜂
𝜂0
=
𝑡
𝑡0
 
𝜂𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐í𝑓𝑖𝑐𝑜 = 𝜂𝑅𝐸𝐿 − 1 
𝜂𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐í𝑓𝑖𝑐𝑜,𝑟𝑒𝑑 =
𝜂𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐í𝑓𝑖𝑐𝑜
𝐶
 
Sendo o valor de 𝑡0 sendo 11,95 segundos, calculou-se os valores de 𝜂𝑅𝐸𝐿, 
𝜂𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐í𝑓𝑖𝑐𝑜 e 𝜂𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐í𝑓𝑖𝑐𝑜,𝑟𝑒𝑑 . 
Primeira medida: 
𝜂𝑅𝐸𝐿 = 
𝜂
𝜂0
=
𝑡
𝑡0
 
𝜂𝑅𝐸𝐿 = 
21,61
11,95
= 1,808 
𝜂𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐í𝑓𝑖𝑐𝑜 = 𝜂𝑅𝐸𝐿 − 1 
𝜂𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐í𝑓𝑖𝑐𝑜 = 1,808 − 1 = 0,808 
𝜂𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐í𝑓𝑖𝑐𝑜,𝑟𝑒𝑑 =
𝜂𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐í𝑓𝑖𝑐𝑜
𝐶
 
𝜂𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐í𝑓𝑖𝑐𝑜,𝑟𝑒𝑑 =
0,808
1
= 0,808 𝑑𝐿/𝑔 
Tabela 3 - Valores das viscosidades para cada concentração 
C(g/L) tmédio (s) η relativa η específica η específica, reduzida 
1 21,61 1,808 0,808 0,808 
0,75 18,705 1,565 0,565 0,753 
0,5625 16,7 1,3974 0,397 0,7066 
0,4218 15,235 1,275 0,275 0,652 
0,3164 14,225 1,19 0,19 0,602 
0,2373 13,685 1,145 0,145 0,611 
0,1779 13,285 1,112 0,112 0,627 
 
A partir dos valores de η específica, reduzida, é plotado um gráfico η específica, 
reduzida versus concentração para a determinação do valor de η a Equação de Mark-Howink. 
Gráfico 1 - η específica, reduzida versus Concentração 
 
Com a análise do gráfico, observa-se que o coeficiente linear do mesmo é 0,553, 
logo, o valor de η=0,553. 
 Dessa forma, é possível calcular a Massa molar viscosimétrica a partir da Equação de 
Mark – Howink. 
[𝜂] = 𝐾 × 𝑀𝑉
𝛼 
Onde os parâmetros α= 0,717 e 𝐾 = 12 ∗ 10−5 dL/g, portanto: 
[0,553] = 12 ∗ 10−5 × 𝑀𝑉
0,717 
𝑀𝑉 = 144517,67 𝑔/𝑚𝑜𝑙 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
y = 0,2565x + 0,553
R² = 0,9436
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2
η
 e
sp
ec
íf
ic
a,
 r
ed
u
zi
d
a 
Concentração - C
4. Conclusões 
Através do experimento, observou-se que o tolueno é menos viscoso que a solução de 
poliestireno. 
A massa molar é uma propriedade importante e a partir dela é possível caracterizar uma 
amostra e prever o seu comportamento. 
 
Com os cálculos realizados o valor da massa molar resultou em 144517,67 g/mol, isso se 
deve ao fato de que a substância trabalhada é um polímero e sua cadeia carbônica consiste em 
diversos carbonos. O resultado mostrou-se coerente, pois na literatura cadeias poliméricas são 
classificadas como macromoléculas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5. Referências Bibliográficas 
FERRERONI, M.C, Apostila de Físico-Química II Laboratório QM6340, Determinação da 
Massa Molar de um polímero por viscosimetria capilar, 2016