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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias Extractivas ACADEMIA DE POLÍMEROS

Laboratorio de Fisicoquímica de los polímeros Práctica N°3 Peso Molecular en los Polímeros

Profesor: Dr. Rodrigo Jiménez Gallegos Alumno: Suarez Gaona Uriel Dominic

Grupo: 3IM67

Equipo: 4

Ciclo Escolar 2018-1

Objetivos:  

Entender el concepto de peso molecular en los polímeros como propiedad. Determinar el peso molecular del PS mediante las viscosidades de distintas soluciones con diferentes concentraciones.

Introducción: La variable que define fundamentalmente las propiedades físicas y químicas de un polímero es su peso molecular. Sin embargo, una característica de estos materiales es que el peso molecular queda determinado por circunstancias aleatorias que dependen de una gran cantidad de variables. El resultado es la obtención de un producto final formado por macromoléculas de distinta longitud. Existe, por lo tanto, una distribución estadística de pesos moleculares más o menos estrecha que depende de los métodos de síntesis. A los polímeros que presentan dicha distribución de pesos moleculares se les denomina POLIDISPERSOS. Solamente las macromoléculas biológicas como proteínas y ácidos nucleicos sintetizadas de manera específica por organismos vivos son MONODISPERSAS ya que presentan un peso molecular definido. Una caracterización completa del polímero requiere conocer exactamente la distribución de pesos moleculares en la muestra. Las técnicas utilizadas para conocerla son el FRACCIONAMIENTO y la CROMATOGRAFÍA DE EXCLUSIÓN POR TAMAÑOS (SEC), también llamada CROMATOGRAFÍA POR PERMEACIÓN DE GEL (GPC).

Viscosidad Intrínseca y el Peso Molecular: El método viscosimétrico introducido por Staudinger, para la determinación de pesos moleculares. Se basa en el fenómeno que causan las moléculas filiformes de un marcado incremento en la viscosidad del solvente en el cual están disueltas (siendo más alto el incremento cuanto mayor sea el peso molecular del polímero). Este método únicamente es válido para moléculas que sean lineales o ligeramente ramificadas, fallando cuando se aplica a moléculas esféricas o altamente ramificadas, como son, las proteínas globulares, glicógeno (Tharanathan, 2003). Las determinaciones del peso molecular implican hacer mediciones de viscosidad, las cuales, se llevan a cabo en viscosímetros capilares: a tan bajas concentraciones, que la densidad de la solución es casi igual a la densidad del solvente. De esta manera, las mediciones de viscosidad de solución se reducen únicamente a la comparación del tiempo de flujo t requerido para un volumen específico de una solución de polímero al fluir a través de un tubo capilar con el correspondiente tiempo de flujo to para el solvente. A partir de t y to y la concentración del soluto. Existen dos formas para nombrar estas cantidades. Una que ha tenido gran aceptación y aplicación; y la otra que fue propuesta para mayor claridad y precisión. Para el presente trabajo se usará la nomenclatura UI. En este sistema la concentración c está expresada en gramos por centímetro cubico (Unión Internacional, 1952).

La viscosidad de una disolución diluida se mide corrientemente en viscosímetros capilares del tipo de Ostwald-Fenske o Ubbelohde.

Desarrollo Experimental: Hacer Calculos para preparar solución de PS en Tolueno.

Pesar cantidad de PS para preparar solución.

Agregar el Tolueno para realizar la Solución.

Disolver el PS en el Tolueno.

Tomar el tiempo que le toma a la solucíon llegar hasta el meñisco.

Agregar la solución al viscosímetro.

Grafica: Tabla 1. Tabla de datos para Grafica 1. Concentración (gr de PS/ml de Tolueno) 0.01 0.02 0.021 0.025 0.03 0.035 0.04

Viscosidad 155.892857 132.290179 129.506803 90.9285714 133.333333 77.7040816 204.165179

Grafica 1. Viscosidad vs Concentración.

Viscosidad vs Concentración 0.045 0.04 0.035 0.03 0.025 0.02 0.015 0.01 0.005 0

y = 0.0046x + 0.0074 R² = 0.9729

Cálculos: Datos: α = 0.79 K = 2.3 ∗ 10−3 𝑡𝑜 = 1.12 𝑚𝑖𝑛 Formulas: 𝜂𝑅𝐸𝐷 =

𝑡− 𝑡0 𝑡0 ∗𝐶

𝑃𝑀 = (

𝜂𝑅𝐸𝐷 1 𝐾

)∝

Tabla 2. Tabla de Datos experimentales. Concentración (gr de PS/ml de Tolueno) 0.01

Tiempo (min) 2.866

0.02

4.0833

0.021

4.166

0.025

3.666

0.03

5.6

0.035

4.166

0.04

10.2666

Secuencia de datos: 4.16 min − 1.2 𝑚𝑖𝑛

𝜂𝑅𝐸𝐷 = 1.2 min∗0.035 gr de PS/ml de Tolueno = 77.704 77.704

1

𝑃𝑀 = (2.3∗10−3 )0.79 = 0.042765

Tabla 3. Tabla de resultados. Concentración (gr de PS/ml de Tolueno) 0.01 0.02 0.021 0.025 0.03 0.035 0.04

Tiempo (min) 2.866 4.0833 4.166 3.666 5.6 4.166 10.2666

Viscosidad

Peso Molecular

155.892857 132.290179 129.506803 90.9285714 133.333333 77.7040816 204.165179

0.085796839 0.072806923 0.07127507 0.050043242 0.073381031 0.042765042 0.112363885

Análisis de Resultados: De acuerdo a los resultados podemos observas que el peso molecular en un polímero depende de la viscosidad que este tenga entre mayor sea su viscosidad mayor va ser su peso molecular.

Conclusiones: De acuerdo a lo aprendido durante y después de la practica el peso molecular es una propiedad fisicoquímica que depende muchos factores los cuales no solo tienen que ver con la cadena polimérica, esto lo pudimos comprobar con la practica ya que calculamos el peso molecular del PS por medio de la viscosidad que es una propiedad física, en base a los resultados podemos observar el comportamiento de las variaciones del peso molecular dependiendo de la viscosidad, se puede apreciar que entre más alta sea la viscosidad el peso molecular aumenta.

Bibliografía: https://es.slideshare.net/YaShOjArA/reporte-determinacin-de-peso-molecular-porviscosidad-intrnseca https://www.researchgate.net/publication/39427252_Peso_molecular_y_constante s_viscosimetricas_de_las_fibras_acrilicas file:///C:/Users/Su%20Ga/Downloads/DETERMINACION_DE_PESOS_MOLECUL ARES_DE_B.pdf