Viscosidade De Soluções Poliméricas

Resumo

Nesse experimento utilizou-se as principais relações entre viscosidades de soluções diluídas e a características de solutos, determinando os parâmetros de interação entre soluto e um solvente, fez-se uso do viscosímetro de Ostwald, determinando o tempo necessário para o liquido escoar.

A viscosidade é diretamente proporcional as dimensões da molécula polimérica em solução, as viscosidades intrínsecas foram 13,83 cm3/g (PEG diluído em água) e 12,36 cm3/g (PEG diluído em sulfato de potássio). A massa molar média viscosimétrica é igual a 3,4 x 105 g/dL. O coeficiente de expansão é O raio de giração do polímero é 1,30 x 10-7cm.

Introdução

Uma característica de soluções poliméricas diluídas é que a viscosidade é consideravelmente maior que a do solvente puro, ou de soluções diluídas de pequenas moléculas. Isto se deve à grande diferença em tamanho entre as moléculas de polímero e as

de solvente; a viscosidade aumenta à medida que aumenta as dimensões das moléculas poliméricas em solução.

A viscosidade de soluções poliméricas diluídas é medida em capilares, sendo os mais comuns os que se apresentam nas figuras 1 e 2 abaixo:

Figura 1 - Viscosímetros capilares comumente usados para medida de viscosidade de

soluções diluídas: (a) Cannon-Fenske (b) Ubbelohde

Figura 2 - Viscosímetros capilares : ( A ) Ostwald – Fenske (B) Ubbelohde

Durante os experimentos, a temperatura deve permanecer constante, certificando-se que a sua variação seja no máximo de 0,01 oC.

Um fato que deve ser observado é relacionado às impurezas presentes durante o experimento. Muitas vezes elas podem estar incrustadas nas paredes do capilar e com isso alterar os dados através do fluxo irregular do fluido.

A utilização do viscosímetro de Ostwald requer uma mesma quantidade de solução durante todo o experimento para garantir a mesma pressão hidrostática em todos os experimentos; caso contrário ela irá variar de um experimento para outro introduzindo erros de medida.

No caso de viscosímetro de Ubbelohde, a constância na pressão hidrostática está assegurada, não sendo necessário que o volume das soluções sejam rigorosamente constantes. Uma pressão hidrostática PH constante se traduz no almejado perfil constante de

velocidade (Vf = δv/ δx) de um fluxo laminar de um fluido em equilíbrio. Neste contexto, podemos obter a seguinte relação envolvendo a viscosidade η do fluido:

[η]= PH / Vf (eq. 1)

Todos os sistemas Newtonianos seguem e os viscosímetros capilares usados na prática seguem a lei de Hagen-Poisseuille:

(Eq. 2)

onde:

t = tempo

ρ = densidade do líquido

r = diâmetro do capilar

V = volume do líquido

l = comprimento do capilar

A = constante experimental

ΔPH = g h = pressão hidrostática

h = altura

g = aceleração da gravidade

Para um determinado viscosímetro, pode-se dizer que todos esses fatores são constantes e a viscosidade será função apenas da densidade da solução e do tempo de escoamento da mesma no capilar. Assim, podemos escrever a seguinte relação para a viscosidade específica:

(Eq. 3)

Onde:

ρ e t = densidade e tempo de escoamento da solução, respectivamente;

ρ 1 e t1 = densidade e tempo de escoamento do solvente, respectivamente;

Como para soluções bem diluídas as densidades do solvente e da solução são muito próximas, pode-se escrever a seguinte relação para a viscosidade específica:

(Eq. 4)

Quando