INFORME Nº 6VISCOSIDAD DE LÍQUIDOS:

RADIO MOLECULAR

DOCENTE: Lic. Bernardo López Arce

AUXILIAR: Armin Hoffman

APELLIDOS: Bloch LimaLobo

NOMBRES: Diana Michelle

GRUPO: Lunes 12:30

FECHA: 03/Mayo/2010

VISCOSIDAD DE LÍQUIDOS: RADIO MOLECULAR

I. Objetivos:

General.- - Determinar el radio molecular de la glicerina.

Específicos.- - Determinar la densidad de la glicerina a diferentes concentraciones.- Determinar la viscosidad de la glicerina a diferentes concentraciones.

II. Fundamento Teórico:

- Radio molecular: es el tamaño de una molécula de muestra en solución

- Tensión superficial: es responsable de la resistencia que un líquido presenta a la penetración de su superficie, de la tendencia a la forma esférica de las gotas de un líquido, del ascenso de los líquidos en los tubos capilares y de la flotación de objetos u organismos en la superficie de los líquidos.  Termodinámicamente la tensión superficial es un fenómeno de superficie y es la tendencia de un líquido a disminuir su superficie hasta que su energía de superficie potencial es mínima, condición necesaria para que el equilibrio sea estable. Como la esfera presenta un área mínima para un volumen dado, entonces por la acción de la tensión superficial, la tendencia de una porción de un líquido lleva a formar una esfera o a que se produzca una superficie curva o menisco cuando está en contacto un líquido con un recipiente. A la fuerza que actúa por centímetro de longitud de una película que se extiende se le llama tensión superficial del líquido, la cual actúa como una fuerza que se opone al aumento de área del líquido. La tensión superficial es numéricamente igual a la proporción de aumento de la energía superficial con el área y se mide en erg/cm2 o en dinas/cm. La energía superficial por centímetro cuadrado se representa con la letra griega gamma ( g ).

- Capilaridad: es una propiedad física del agua por la que puede avanzar a través de un canal minúsculo (desde unos milímetros hasta micras de tamaño) siempre y cuando el agua se encuentre en contacto con ambas paredes de este canal y estas paredes se encuentren suficientemente juntas.Un ejemplo de capilaridad es cuando ponemos en contacto un terrón de azúcar con el café. El agua del café "invade" en pocos segundos los pequeños espacios de aire que quedan entre los minúsculos cristales de sacarosa del azucarillo.

-Viscosidad:Es la  propiedad de un fluido que tiende a oponerse a su flujo cuando se le aplica una fuerza. Los fluidos de alta viscosidad presentan una cierta resistencia a fluir; los fluidos de baja viscosidad fluyen con facilidad. La fuerza con la que una capa de fluido en movimiento arrastra consigo a las capas adyacentes de fluido determina su viscosidad, que se mide con un recipiente (viscosímetro) que tiene un orificio de tamaño conocido en el fondo.

La velocidad con la que el fluido sale por el orificio es una medida de su viscosidad.Según la teoría molecular, cuando un fluido empieza a fluir bajo la influencia de la gravedad, las moléculas de las capas estacionarias del fluido deben cruzar una frontera o límite para entrar en la región de flujo. Una vez cruzado el límite, estas moléculas reciben energía de las que están en movimiento y comienzan a fluir. Debido a la energía transferida, las moléculas que ya estaban en movimiento reducen su velocidad. Al mismo tiempo, las moléculas de la capa de fluido en movimiento cruzan el límite en sentido opuesto y entran en las capas estacionarias, con lo que transmiten un impulso a las moléculas estacionarias. El resultado global de este movimiento bidireccional de un lado al otro del límite es que el fluido en movimiento reduce su velocidad, el fluido estacionario se pone en movimiento, y las capas en movimiento adquieren una velocidad media.Para hacer que una capa de fluido se mantenga moviéndose a mayor velocidad que otra capa es necesario aplicar una fuerza continua. La viscosidad en poises se define como la magnitud de la fuerza (medida en dinas por centímetro cuadrado de superficie) necesaria

para mantener —en situación de equilibrio— una diferencia de velocidad de 1 cm por segundo entre capas separadas por 1 cm. La viscosidad del agua a temperatura ambiente (20 °C) es de 0,0100 poises; en el punto de ebullición (100 °C) disminuye hasta 0,0028 poises.

-Coeficiente de viscosidad: se puede determinar a partir del coeficiente de viscosidad de un líquido patrón que se conoce. Para ello comparamos el tiempo de vaciado de un viscosímetro, que contiene un volumen determinado del líquido del cual se desea conocer su viscosidad, con el tiempo de vaciado del mismo volumen de líquido patrón.Se relacionan a través de la siguiente ecuación:

-Ecuación de poisseuille: Esta ley enuncia que en función del coeficiente de viscosidad, se puede demostrar que la caída de presión para un flujo estacionario en una longitud de un tubo circular de radio es

La ley de Poiseuille se aplica sólo al flujo laminar (no turbulento) de un fluido de viscosidad constante que es independendiente de la velocidad del fluido.

La sangre es un fluido complejo formado por partículas sólidas de diferentes formas suspendidas en un líquido. Los glóbulos rojos de la sangre, por ejemplo, son corpúsculos de forma de disco que están orientados al azar a velocidades bajas pero que resultan orientados a velocidades altas para facilitar el flujo. Así pues, la viscosidad de la sangre disminuye cuando aumenta la velocidad de flujo, de forma que la ley no es estrictamente válida. Sin embargo, dicha ley es una buena aproximación que es muy útil a la hora de obtener una comprensión cualitativa del flujo sanguíneo.

-Factores que afectan la viscosidad de un líquido:

a) Efecto de la temperatura (Correlación de Slotte).Cuando se aumenta la temperatura en un fluido, la viscosidad disminuye, esto pasa mediante el incremento de la velocidad de las moléculas y, por ende disminuyen también las fuerzas de cohesión y la resistencia molecular interna al desplazamiento.

b) Correlación de viscosidad con temperatura.Al haber gas en solución y subirle la temperatura, bajaría la solubilidad, pues saldría gas de solución (si P se mantiene constante) y se estaría efectuando el efecto combinado de mayor temperatura y menos gas en solución con efectos contrapuestos .Sin embargo el efecto de la temperatura es el de mayor importancia.

c) Efecto de la presión sobre la viscosidad.

El aumento de presión mecánica aumenta la viscosidad. Si el incremento de la presión se efectúa por medios mecánicos, sin adición de gas, el aumento de presión resulta en un aumento de viscosidad. Este comportamiento obedece a que esta disminuyendo las distancias entre las moléculas y en consecuencia se esta aumentando la resistencia de las moléculas a desplazarse.

d) Efecto de la solubilidad del gas sobre la viscosidad.Correlación de Chew- Connally: La adición de gas en solución a un crudo a temperatura constante reduce su viscosidad y esto se produce porque las moléculas relativamente pequeñas de los componentes del gas pasan a formar parte de la configuración molecular y aumenta la separación intermolecular entre las moléculas complejas de la fase liquida, lo cual reduce la resistencia al movimiento.

-Viscosidad absoluta: puede definirse como la fuerza tangencial que se opone al desplazamiento de la unidad de área de una capa líquida a una unidad de velocidad paralelamente a una capa fija a una unidad de distancia y estando el espacio entre ambas lleno del mismo líquido.

Donde: F: Fuerza en Dinasn: Coeficiente de viscosidadS: Superficie de contactod: Distancia entre planos de desplazamiento

-Viscosidad relativa: Es el cociente que se obtiene comparando la viscosidad n1 de un líquido con la viscosidad n2 de otro líquido expresado en número absoluto.

Donde:D= Densidad del líquidoT= Tiempo de escurrimienton2= es una viscosidad de un líquido conocido por ej. 0.01 poise (agua)n1= viscosidad del líquido problema

III. Desarrollo de la practica:

3,1) Materiales y Reactivos.- Probeta. Agua destilada. Agua. Cronómetro

Termómetro Soporte Pinzas Picnómetro Viscosímetro de Oswald Manguera Glicerina

3,2) Procedimiento.-

Viscosidad de líquidos: radio molecular

Determinar gravimétricamente la densidad de una solución de glicerina. Calentar agua a una temperatura de 25°C e introducir dentro de una probeta. Introducir en el viscosímetro de Oswald, 10 ml de agua destilada. Introducir el viscosímetro en la probeta con agua a una temperatura de 25°C. Succionar a través de la manguera, hasta que el agua destilada este por debajo de la marca inferior (2) del viscosímetro. Dejar de succionar y controlar el tiempo que tarda el agua en fluir desde la marca inferior (2) hasta la superior (1). Repetir el procedimiento para obtener 6 lecturas. Vaciar el agua destilada y secar el viscosímetro. Preparar soluciones de glicerina de concentraciones 0; 0.25; 0.5; 0.75 y 1 Molar. Medir el tiempo de flujo, siguiendo el procedimiento anterior. De las soluciones de glicerina 0; 0.25; 0.5; 0.75 y 1 Molar. Medir la densidad de las cuatro soluciones de glicerina. Determinar el cociente de viscosidad de las soluciones de glicerina y del agua destilada a una temperatura de 25°C, a partir de:

Donde: = coeficiente de viscosidad

t = Tiempo de flujo= densidad

Determinar gráficamente el radio molecular de la gliceria (r) tomando en cuenta la siguiente relación matemática:

Donde:C = Concentraciones de las soluciones de glicerina.

IV. Datos, cálculos y resultados:

-Viscosidad de la glicerina:

n t(0) t(0.25) t(0.5) t(0.75) t(1)1 48.00 50.78 52.88 54.60 58.022 47.89 50.77 52.63 54.60 58.583 47.62 51.41 52.79 54.60 58.624 47.64 51.51 52.85 54.80 58.885 47.50 51.38 53.01 54.91 58.636 47.61 51.60 53.00 54.90 58.94

Prom 47.65 51.17 52.86 54.74 58.73

- Radio molecular de la glicerina:

x y0.25 1.080.50 1.120.75 1.161.00 1.28

Donde: x es la concentración molar de la glicerina.y es la viscosidad de la glicerina.

V. Observaciones y Conclusiones

El resultado obtenido para el radio molecular de la glicerina es muy coherente, ya que en teoría este radio debe tener un exponente de 10-12, y nuestro resultado es r=6,299x10-12(m). El buen resultado obtenido se debe a la precisión a la hora de tomar los datos.

VI. Bibliografía

G. W. Castellan Fisicoquímica 2° edición México D.F 1987 www.wikipwedia.com

VII. Cuestionario

1. Responder a las siguientes preguntas:a. ¿Cuál es la diferencia entre viscosidad dinámica y viscosidad cinemática?- La viscosidad absoluta o viscosidad dinámica del líquido, es medida por el tiempo en que tarda en fluir a través de un tubo capilar a una determinada temperatura. Sus unidades son el poise o centipoise (gr/SegCm). Mientras que la viscosidad cinemática es la relación entre la viscosidad absoluta y la densidad

de un fluido. Algunas de las unidades para expresarla son el m2/s, el stoke (St) y el centistoke (cSt), siendo las equivalencias las siguientes: 1 m2/s = 10000 St = 1x106 cSt.

b. Investigue el viscosímetro de Ford.- Es un tipo de viscosímetro que consistente en una copa metálica con un orificio de tamaño Nº 4 en el fondo. Para medir la viscosidad del compuesto, se vierte una cantidad determinada de éste en la copa y se mide el tiempo que demora el flujo de salida en interrumpirse al terminar el vaciamiento.

c. ¿La viscosidad del agua a qué temperatura es mayor?- La viscosidad de un fluido disminuye con la reducción de densidad que tiene lugar al aumentar la temperatura. La máxima viscosidad del agua se da a temperatura ambiente (20° C), que  es de 0,0100 poises.

d. Nombre dos fluidos Newtonianos, dos viscoelásticos, reopéctico y uno de Bingham.- Fluidos newtonianos: aire, agua, gasolina, vino y algunos aceites minerales.- Fluidos viscoelasticos: nata, gelatina, helados.- Fluidos reopécticos: yeso, arcilla bentonítica.-Fluidos de Bingham: suspensiones de negro de humo, de cuarzo, pintura

2. Al medir la viscosidad de un líquido a diferentes concentraciones y a 20°C se obtuvieron los siguientes datos:

Concentración (M) 0.33 0.67 1.00Viscosidad (cp) 1.305 1.680 1.997

Hallar su radio molecular en (pm)

x y0,33 1,3050,67 1,6801,00 1,997

3. Se obtuvieron los siguientes datos de un fluido newtoniano a 20°C:

Concentración (M) Densidad (mg/ml) Tiempo (seg)

0.4 1094 35.31.2 1285 41.71.6 1457 43.9

Asumiendo que el agua tiene una densidad de 1 gr/ml y el tiempo que tardo es 32.4 seg:

a) Halle las viscosidades de cada compuesto

- Para la concentración 0.4 M

- Para la concentración 1.2 M

- Para la concentración 1.6 M

b) Prediga la densidad y la viscosidad del fluido a una concentración de 0.8 M.