Informe 7. Viscosidad Relativa 58632e

FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS PROCESO DE DISEÑO CURRICULAR INFORME DE LABORATORIO Asignatura:

Fisicoquímica de Interfases

Nota:

Número de práctica:

7

Fecha de realización:

19/12/2017

Integrantes / Grupo N°:1

Arias Mishel, Campuzano Luis, Mullo David, Parra Jessica.

Fecha de entrega:

2/01/2018

1. TÍTULO: VISCOSIDAD RELATIVA 2. OBJETIVOS  Determinar experimentalmente el valor de la viscosidad del agua y butanol a una temperatura constante utilizando el viscosímetro de Otswald.  Determinar la relación existente de la viscosidad entre el agua y el butanol a una temperatura constante. 3. FUNDAMENTO TEÓRICO

El viscosímetro de Ostwald permite un cálculo rápido, aunque no de máxima precisión de la viscosidad relativa de un líquido midiendo los tiempos que un mismo volumen de dos líquidos tardan en pasar de la parca M1 a M2. Este viscosímetro está formado por un capilar unido por su parte inferior a una ampolla L y por su parte superior a una ampolla S. Se llena la ampolla inferior L de agua introduciéndola por A, se aspira por la rama B hasta que el nivel del agua sobrepase la ampolla superior procurando que no queden burbujas de aire. Se deja caer el agua y se cuenta el tiempo que tare en pasar entre los niveles M1 y M2. Se repite esta medición varias veces y se calcula el valor medio t´. Así pues, se puede conocer la viscosidad dinámica de un líquido midiendo su densidad y la razón entre los tiempos que tarda en fluir el mismo volumen de líquido y de agua. (Payan, 2017)

Es quizás el modelo que más se ha utilizado en la medida de viscosidades absolutas y relativas en líquidos puros y biológicos, en sus mezclas y, especialmente, en fluidos newtonianos, comparando las viscosidades entre dos líquidos. Se basa en la ley de Poisseuille que permite conocer la velocidad de flujo de un líquido a través de un tubo, en función de la diferencia de presiones bajo las que se establece el desplazamiento. La simplificación del tratamiento numérico facilita la expresión que se aplica en la medida experimental. 𝜂𝑟 =

𝑡´ 𝑡𝛿

En donde ηr representa la viscosidad relativa del líquido problema, respecto al agua u otro líquido, t’ y t los tiempos de flujo del estándar y del líquido, respectivamente, y δ la densidad.

1

FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS PROCESO DE DISEÑO CURRICULAR INFORME DE LABORATORIO 𝑡´= tiempo de flujo de la solución problema entre las marcas A y B del viscosímetro de Ostwald 𝑡 = tiempo de flujo de la solución referencia entre las marcas A y B del viscosímetro de Ostwald (Romo, 1985) 4. PROCEDIMIENTO

Es indispensable la concreción de este valor, porque la magnitud de la viscosidad, o de su inverso la fluidez, son altamente dependientes de la temperatura, como fue demostrado por Arrhenius, y anteriormente por el español J. de Guzmán Carrancio (1913). La dependencia se expresa como:

𝜂=

Se tomaron 10 mL de agua aproximadamente y se ambientó a 25°C para luego colocarlo en el viscosímetro de Ostwald, hasta llenar la primera esfera, después se absorvio mediante una pera de absorción hasta la parte del aforo que contiene los capilares, este se introdujo en un baño de agua a la misma temperatura y posteriormente se tomó el tiempo hasta que el agua descienda un aforo al otro. Luego se tomaron 10 ml aproximadamente de butanol y de igual manera que el agua se le ambientó a 25°C posteriormente se introdujo la el solvente en el viscosímetro de Otswald y se tomó el tiempo. El procedimiento se realizó dos veces más.

Δ𝐸𝑣𝑖𝑠 𝐴 𝑅𝑇

En donde DEvis representa la barrera de energía que se precisa vencer para que se produzca un flujo elemental. (Fisica, 2014). Las formulas usadas para determinación de la viscosidad son: 𝜂𝐻2 𝑂 𝑡´ 𝛿 𝑡𝛿𝐻2 𝑂 𝜂i = viscosidad de la solución problema 𝜂H2O = viscosidad conocida de la solución de referencia, agua δ = densidad conocida de la solución problema δH2O= densidades conocidas de las soluciones de referencia. 5. RESULTADOS 𝜂𝑖 =

Tabla N°1: Peso de picnómetros y de densidad de los líquidos Peso picnómetro vacío (g) Agua 11.2217 Butanol 10.2942 Elaborado por: Campuzano L. y otros

Peso picnómetro lleno (g) 21.1304 15.1948

Densidad (g/cm3) 0.99087 0.98012

Tabla N°2: Tiempo de recorrido de los líquidos en el viscosímetro de Ostwald Determinaciones 1 2 3 Elaborado por: Campuzano L. y otros

Tiempo (s) Agua 19,40 19,12 19,32

2

Butanol 58,94 59,33 59,69

FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS PROCESO DE DISEÑO CURRICULAR INFORME DE LABORATORIO Cálculos 

Determinación experimental de la viscosidad de butanol 𝜂2=𝜌2 𝑡2 𝑥𝜂 𝜌1 𝑡1

1

Viscosidad agua a 25°C = 0,890 1 Viscosidad butanol a 25°C = 2,544 1 Determinación 1 𝑔 0,98012 ⁄ 3 ∗ 58,94 𝑠 𝑐𝑚 𝜂2 = ∗ 0,890𝑐𝑃 𝑔 0,99087 ⁄ 3 ∗ 19,40𝑠 𝑐𝑚 𝜂2 = 2.67 𝑐𝑃 Determinación 2 𝑔 0,98012 ⁄ 3 ∗ 59,33 𝑠 𝑐𝑚 𝜂2 = ∗ 0,890𝑐𝑃 𝑔 0,99087 ⁄ 3 ∗ 19,12𝑠 𝑐𝑚 𝜂2 = 2.73 𝑐𝑃 Determinación 3 𝑔 0,98012 ⁄ 3 ∗ 59,69 𝑠 𝑐𝑚 𝜂2 = ∗ 0,890𝑐𝑃 𝑔 0,99087 ⁄ 3 ∗ 19,32𝑠 𝑐𝑚 𝜂2 = 2,72 𝑐𝑃 Tabla N°3: Resultados experimentales de viscosidad Determinaciones

1 2 3 𝜼̅ / Desviación estándar / Limite de confianza / % error 1

Viscosidad η / agua

butanol

0,8465 0,8288 0,8324 0,8359 0,00935 0,8359±0,00935 6,07

2,6746 2,7317 2,7198 2,7087 0,03012 2,7087±0,03012 6,47

David, L. (2008). CRC Handbook of Chemistry and Physics (Vol. 89). Paris: Advisory Board.

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FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS PROCESO DE DISEÑO CURRICULAR INFORME DE LABORATORIO Elaborado por: Campuzano L. y otros 

Determinación de la viscosidad relativa 𝜂𝑟 =

𝜂 𝜂𝑜

Butanol 𝜂𝑟 =

2,7087 𝑐𝑃 = 3,043 0,890 𝑐𝑃

𝜂𝑟 =

0,8359 𝑐𝑃 = 0,9392 0,890 𝑐𝑃

Agua

6. DISCUSION DE RESULTADOS

uno a 25 °C notábamos como este aumentaba dependiendo del líquido, luego se procedió a calcular la viscosidad de cada medición (se realizaron 3 mediciones en cada tiempo y se obtuvo un promedio de los tiempos), cabe resaltar que la medición de viscosidad del agua se obtuvo a partir de que nos indica la relación directa de la densidad respecto al tiempo de fluidez y la constante de viscosidad que esta tabulada, esta medición se hizo para luego tomarla como referencia para las demás mediciones.

El viscosímetro de Ostwald se basa en la ley de Poisseuille que permite conocer la velocidad de flujo de un líquido a través de un tubo, en función de la diferencia de presiones bajo las que se establece el desplazamiento es decir que calculamos la viscosidad midiendo su densidad y la razón de tiempos que tarda en fluir de la marca A hasta la marca B del viscosímetro y todas esas mediciones con respecto al agua. Para entender cómo se obtuvo la viscosidad hay que saber que esta es la oposición de un fluido a las deformaciones tangenciales, como los líquidos poseen propiedades características, permite que en su estado haya deformación de su estructura por el movimiento libre de las moléculas en el que las mantienen unidas pero que a la vez le permiten un movimiento dado, la resistencia a este movimiento libre de sus moléculas (fricción) es la viscosidad de cada fluido.

7. CONCLUSIONES Mediante tres mediciones se determinó la viscosidad promedio del agua y del butanol a 25 °C con la utilización del viscosímetro de Ostwald, dando como resultado 0,8359 para el agua y 2,7087 para el butanol. Mediante estos valores se determinó la viscosidad relativa, que es la relación entre la viscosidad de la sustancia conocida o desconocida con respecto a la viscosidad del agua, dando como resultados 0,9392 para el agua y 3,043 para el butanol.

En la experiencia se midió la viscosidad para el Agua (como referencia) y el butanol, a medida que se realizaba la determinación del tiempo que tarda en fluir el líquido de cada

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8. BIBLIOGRAFÍA David, L. (2008). CRC Handbook of Chemistry and Physics (Vol. 89). Paris: Advisory Board. Fisica, D. d. (Abril de 2014). Universidad de Granada. Recuperado el 29 de Diciembre de 2017, de http://www.ugr.es/~museojtg/instrumento44/ficha_fundamentos2.htm Payan, P. (2 de Abril de 2017). SlideShare. Recuperado el 29 de Diciembre de 2017, de https://www.slideshare.net/paopayan/practica-no5-74175858 Romo, L. (1985). Coloideoquimica y Fenomenos de Superficie. 9. ANEXOS

Ilustración 1. Medición de los tiempos de fluidez del liquido

Ilustración 2. Viscosimetro de Ostwald

Ilustración 3. Cuba de agua para mantener la temperatura constante

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