Relatório Viscosidade: Massa Molar de polímeros

UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO

CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS

DEPARTAMENTO DE QUÍMICA

Jhony Candeia Littig Pereira

EXPERIMENTO 9

Viscosidade: Massa molar de polímeros

VITÓRIA

2018

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1. INTRODUÇÃO

O estudo do fluxo de matéria submetido a tensões, sob determinadas condições

termodinâmicas  ao  longo  de  um  intervalo  de  tempo  e  do  comportamento deformacional  é  chamada  de  reologia.  Esta  inclui  propriedades  como: elasticidade, viscosidade e plasticidade.1

 

Viscosidade é a propriedade física que caracteriza a resistência de um fluido ao

escoamento. Se a viscosidade η é constante, e independente da tensão de cisalhamento, 𝜏  exibindo  um  comportamento  de  fluxo  ideal,  o  fluido  é  dito newtoniano.

 

Muitos fluidos, como a água ou a maioria dos gases, comportam-se segundo a Lei de Newton e por isso são conhecidos como fluidos newtonianos. Os fluidos não newtonianos têm um comportamento mais complexo e não linear. Cada um possui  um  coeficiente  próprio  de  viscosidade.  Como  exemplo,  estão  as suspensões coloidais, as emulsões e os géis.2

 

Em  outras palavras, é  a  propriedade  associada  à  resistência  que  um  fluido

oferece  à  deformação  por  cisalhamento,  tipo  de  tensão  gerado  por  forças

aplicadas  em  sentidos  opostos,  porém,  em  direções  semelhantes  no  material analisado. A viscosidade varia com a temperatura: à medida que esta aumenta, a viscosidade diminui.1 

 

A viscosidade pode ser representada de outras formas. A viscosidade cinemática

é a razão entre a viscosidade e a massa específica.3

[pic 1]

Podemos ainda citar a viscosidade relativa 𝜂r, a viscosidade específica 𝜂esp, a viscosidade reduzida 𝜂red, e a viscosidade inerente 𝜂𝑖𝑛. A viscosidade intrínseca independe  da  concentração  da  solução.  Como  a  viscosidade  relativa  é adimensional,  a  viscosidade  intrínseca  tem  como  unidade,  no SI,  o  m3kg-1.  

Plotando-se  um  gráfico 𝜂𝑖𝑛  pela  concentração  ou 𝜂r  pela  concentração,  e extrapolando-se  para  uma  concentração  igual  a  zero,  obtêm-se  o  valor  da viscosidade intrínseca [η]. Dados experimentais mostram que para um dado tipo de polímero em um determinado solvente, a temperatura constante, a seguinte relação matemática ocorre: 3

[pic 2]

Onde  K  e  a  são  constantes  empíricas  para  um  determinado  par  polímero-solvente, a uma determinada temperatura.3

 

Os viscosimetros mais utilizados em medidas de viscosidade de líquidos são os viscosimetros  de  Ostwald,  Höpller  e  Gilmont  (Figura  1).  Para  fluidos newtonianos, a viscosidade pode ser determinada tanto a partir da velocidade da  vazão  do  fluido  através  do  capilar  (viscosimetro  de  Ostwald),  quanto pela velocidade  com  que  uma  esfera  cai  no  fluido  (viscosímetros  de  Hopller e Gilmont). Para líquidos muito viscosos, em geral, emprega-se preferencialmente o  método  baseado  na  velocidade  com  que  uma  esfera, de  raio  e  densidade conhecidos,  desce  em  um  cilindro  contendo  o  líquido de  viscosidade desconhecida.4

[pic 3]

O  viscosimentro  de  Ostwald baseia-se  na  observação  do  tempo  gasto  para o líquido fluir sob a influência da gravidade através de um tubo capilar de raio e comprimentos  conhecidos,  escoando  de  um  reservatório  superior  de  volume definido para um segundo reservatório inferior. O coeficiente de viscodade nesse caso  é  determinado  através  da  equação  de  Poiseuille:

[pic 4]

Onde  r  é  o  raio  do  capilar, 𝑃2− 𝑃1  é  a  diferença  de  pressão  entre  as extremidades do capilar, y2− y1 é o comprimento do capilar, V é o volume do líquido e t é o tempo de fluência.

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1. OBJETIVO

Determinar  a  massa  molar  de  um  polímero  utilizando  as  relações  entre  a viscosidade de soluções diluídas e a concentração do soluto

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1. PARTE EXPERIMENTAL

1. MATERIAIS E REAGENTES

•  Ácido polivinílico;

•  Água destilada;

•  Balança semianalítica;

•  Balões volumétricos de 100 e 25 mL;

•  Banho de água;

•  Cronômetro;

•  Pipeta volumétrica;

•  Pipetador tipo pêra;

•  Suporte com garra;

•  Viscosímetro.

1. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

Foram  preparados  100  mL  de  uma  solução  de  ácido polivinílico  1%  (m/m). O polímero foi dissolvido a quente. Depois de preparada a solução, a mesma foi dissolvida em frações de 0,2; 0,4; 0,6 e 0,8% (m/m).