La finalidad de esta practica es la determinación de la viscosidad de una sustancia mediante diferentes cálculos fisicoquímicos. Esta practica se realizó a las condiciones de 756 mmHg de presión, una temperatura de 24 °C y con un porcentaje de humedad de 92%.

Bajo estas condiciones de obtuvo un valor de viscosidad de 1.21 cp para el alcohol al 100% a 20°C, con este valor trabajamos para determinar la viscosidad de soluciones de alcohol al 20 y 60% a la misma temperatura.

Utilizamos el viscosímetro de Ostwald para la determinación de los tiempos de los diferentes tipos de alcoholes etílicos. Además se utilizó el método del picnómetro que sirvió para determinar en primer lugar la gravedad especifica del alcohol al 100% en diferentes temperaturas (20, 30 y 40°C) cuyos valores fueron: 0.790, 0.787, 0.783 respectivamente; y posteriormente mediante la relación de densidades del alcohol con respecto a la densidad del agua nos da la igualdad de la gravedad especifica y así obtuvimos la densidad del alcohol.

Las viscosidades obtenidas del alcohol 20 y 60% tuvieron un porcentaje de error de 4.99% y 3.37%.

Los gases y los líquidos tienen una propiedad conocida como la viscosidad, la cual se puede definir como la resistencia a fluir ofrecida por un liquido, resultante de los efectos combinados de la cohesión y la adherencia. La viscosidad se produce por el efecto de corte o deslizamiento resultante del movimiento de una capa de fluido con respecto a otro y es completamente distinta de la atracción molecular. Se puede considerar como causada por la fricción interna de las moléculas y se presenta tanto en gases ideales como en líquidos y gases reales.

Los líquidos presentan mucha mayor tendencia al flujo que los gases y, en consecuencia, tienen coeficientes de viscosidad mucho mas altos. Los coeficientes de viscosidad de los gases aumentan con la temperatura, en tanto que los de la mayoría de líquidos, disminuyen. Asimismo se ha visto que los coeficientes de viscosidad de gases a presiones moderadas son esencialmente independientes de la presión, pero en el caso de los líquidos el aumento en la presión produce un incremento de viscosidad. Estas diferencias en el comportamiento de gases y líquidos provienen de que en los líquidos el factor dominante para determinar la viscosidad en la interacción molecular y no la transferencia de impulso.

La mayoría de los métodos empleados para la medición de la viscosidad de los líquidos se basa en las ecuaciones de Poiseuille o de Stokes. La ecuación de Poiseuille para el coeficiente de viscosidad de líquidos es:

donde V es el volumen del liquido de viscosidad que fluye en el tiempo t a traves de un tubo capilar de radio r y la longitud L bajo una presión de P dinas por centímetro cuadrado. Se mide el tiempo de flujo de los líquidos, y puesto que las presiones son proporcionales a las densidades de los líquidos, se puede escribir como:

Las cantidades t₁ y t₂ se miden mas adecuadamente con un viscosímetro de Ostwald. Una cantidad definida de liquido se introduce en el viscosímetro sumergido en un termostato y luego se hace pasar por succión al bulbo B hasta que el nivel del liquido este sobre una marca a. Se deja escurrir el liquido el tiempo necesario para que su nivel descienda hasta una marca b y se mide con un cronometro. El viscosímetro se limpia, luego se añade el liquido de referencia y se repite la operación. Con este procedimiento se obtienen t₁ y t₂ y la viscosidad del liquido se calcula con la ecuación anterior.

El efecto de la temperatura sobre la viscosidad de u liquido es notablemente diferente del efecto sobre un gas; mientras en este ultimo caso el coeficiente aumenta con la temperatura, las viscosidades de los líquidos disminuyen invariablemente de manera marcada al elevarse la temperatura. Se han propuesto numerosas ecuaciones que relacionan viscosidad y temperatura como por ejemplo:

donde A y B son constantes para el liquido dado; se deduce que el diagrama de log() frente a 1/T seta una línea recta. Se pensó en otro tiempo que la variación de la fluidez con la temperatura resultaría mas fundamental que la del coeficiente de viscosidad; pero el uso de una expresión exponencial hace que la opción carezca de importancia.

Se define como el cociente entre la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa. La densidad de un cuerpo esta relacionado con su flotabilidad, una sustancia flotara sobre otra si su densidad es menor.

La gravedad especifica o densidad relativa esta definida como el peso unitario del material dividido por el peso unitario del agua destilada a 4 °C. Se representa la gravedad especifica (Ge) y también se puede calcular utilizando cualquier relación de peso de la sustancia a peso del agua.

Es un aparato que se utiliza para determinar las densidades de distintas sustancia. También se conoce como frasco de densidades. Consiste en un pequeño frasco de vidrio de cuello estrecho cerrado con un tapón esmerilado, hueco y que termina por su parte superior en un tubo capilar con graduaciones.

• Materiales: Viscosímetro de Ostwald, un recipiente para utilizarlo para baño maría, pipeta 10 mL, vasos de precipitación, cocinilla, un picnómetro, un termómetro, un cronometro, pro pipeta.
• Reactivos: Agua destilada, etanol al 100%, etanol al 60%, etanol al 20%.

• Medición de la viscosidad de líquidos con el Viscosímetro de Ostwald:

• Determinación de la densidad de la solución mediante el método del picnómetro:

* Datos obtenidos del "Handbook of Chemestry and Physics", ediciones 62 y 87, pag: F – 11, 10 – 141 y 15 – 23.

* Norbert Adolph Lange, "Handbook of Chemestry", Ed. Mc Graw Hill, Book Company,1974.

DATOS DE log vs 1/T DEL ETANOL AL 100%

La gravedad específica tiene un valor adimensional, este calculo es el mismo para las temperatura de 30 y 40 °C.

Con lo valores de la tabla 6.

Para determinación la densidad del etanol se dice que guarda una relación con la densidad del agua respecto a la gravedad específica calculada, entonces:

Y para una temperatura de 20 °C el agua tiene una densidad de 0.99819 entonces decimos:

6.2 DETERMINACIÖN DE LA DEL ETANOL 100% A 20 °C:

Aplicando la formula de la viscosidad se puede obtener la viscosidad de la muestra:

Reemplazando los valores en la ecuación a 20 °C obtenemos la viscosidad del etanol:

este procedimiento es repetitivo para temperaturas de 30 y 40 °C.

6.3 CALCULO DE LA DEL ETANOL AL 20 Y 60% A 20°C:

Con ayuda de esta ecuación se puede determinar la densidad de una solución teniendo en cuenta que el porcentaje indica la cantidad de alcohol que tiene en un 100% o sea en 100 mL.

Aplicamos la formula con los datos obtenidos y nuestro resultado es:

Una vez calculado la densidad se procede con el mismo procedimiento con el que obtuvimos la viscosidad del etanol al 100%, obtener la viscosidad del etanol al 60%.

Realizamos los mismos pasos del problema anterior:

• Se puede percatar que la densidad de la sustancia disminuye cuando la temperatura va aumentando lo cual se puede apreciar en la grafica log() vs 1/T. También notamos que cuando la temperatura aumenta la viscosidad disminuye.
• El método del picnómetro es un método muy exacto, además con ayuda de una balanza analítica los valores de los pesos son mas exactos y se puede determinar la densidad muy próxima a la teórica para así poder hallar las viscosidades a diferentes temperaturas.
• La misma concentración de la solución, nos genero resultados diferentes de viscosidad ya que presentaba un peso molecular bajo (20% en peso) y luego un peso molecular de etanol un poco alto (60% en peso). Esto hizo que la viscosidad varíe en ciertas proporciones con respecto a la muestra pura (100%).
• El porcentaje de error tiene mucho que ver con los tiempos hallados con el viscosímetro de Ostwald y la determinación de la densidad de la sustancia pura a una temperatura de 20°C, ya que estos valores luego son utilizados para determinar las viscosidades de las sustancias
• La grafica .log(

• A mayor temperatura el valor de la viscosidad va a disminuir.
• De la grafica vs a temperatura constante se puede concluir que la viscosidad no depende de su concentración ya que los puntos me arrojan una curva y no presenta una progresión.
• Las viscosidades de los líquidos se pueden calcular a partir de las densidades que se calculan para cada temperatura.
• Con el viscosímetro de Ostwald se pueden determinar adecuadamente los tiempos en los que el liquido va a pasar de un punto A a un punto B.
• El método del picnómetro resulta ser mas exacto para la determinación de la densidad de los líquidos.
• Los líquidos con viscosidades bajas fluyen fácilmente y cuando la viscosidad es elevada el liquido no fluye con mucha facilidad.
• La viscosidad y la densidad de las soluciones que se estudian van a depender de las concentraciones que tengan dichas soluciones.
• El log(

• Tratar de mantener la temperatura constante cuando se trabaja con el viscosímetro Ostwald, para la determinación de las viscosidades de las diversas soluciones que se van a estudiar.
• Se deben tomar los tiempos de manera exacta cuando el liquido que se estudia pasa de un punto A a un punto B en el viscosímetro.
• Los materiales que se utilizan para las diversas mediciones se deben lavar y secar por completo en la estufa.
• El picnómetro debe de ser llenado completamente hasta el capilar; luego del baño se debe de secar por completo el picnómetro antes de ser pesado.
• El volumen que se utiliza de agua debe ser el mismo para las soluciones de etanol que se han utilizado.

• Maron S., Lando J, "Fisicoquímica Fundamental", 2^da ed, Ed. Limusa, México, 1987, pag 70 – 75.
• Crockford H., Navell J., "Manual de Laboratorio de Química Física", 1^ra ed, Ed. Alambra, Madrid, 1961, pag 70 – 73.
• Glasstone S. "Tratado de química física", 7ma ed, Ed. Aguilar, España, 1979, pag 449 – 452.
• Pons Muzzo G., "Fisicoquímica", 5ta edición, Ed. Universo SA, Lima, 1981.

• CRC, "Handbook of Chemestry and Physics", 847d ed, Ed CRC Press, 2003 – 2004, pag 10 – 141 15 – 23.
• Norbert Adolph Lange, "Handbook of Chemestry", Ed. Mc Graw Hill, Book Company,1974.

1. Porque es necesario conocer la viscosidad de una sustancia?

Porque es una propiedad que permitirá conocer si una sustancia fluirá de manera fácil o con dificultades y así poder definir algunas de sus propiedades.

2. Explique algunos métodos analíticos y/o gráficos para estimar la viscosidad de una sustancia.

Como método analítico se puede considerar el método de pares de puntos en el cual se toman 2 ecuaciones extremas y se forma una serie de ecuaciones. Como método grafico se puede utilizar el método de mínimos cuadrados con el cual se puede halar la pendiente y la constante de la ecuación.

3. indique otros métodos experimentales para la determinación de la viscosidad de líquidos, dando una breve explicación.

• El método de la bola que cae, consiste en determinar el tiempo que tarda una esfera de peso y tamaño conocido en caer a lo largo de una columna de diámetro y longitud conocida del liquido en cuestión.
• Con el viscosímetro de Ostwald, que consiste en medir el tiempo que tarda en fluir un volumen conocido de liquido a través de un capilar de longitud y radio conocido.
• La ley de Stokes, que es aplicable a la caída de cuerpos esféricos en todos los tipos de fluido siempre que el radio r del cuerpo que cae sea grande en comparación con la distancia entre moléculas.

AUTOR:

Carrera: Química Pura

AREA: Fisicoquímica

Estudios en: UNMSM