DETERMINACIÓN DEL PESO MOLECULAR DEL POLIESTIRENO POR VISCOSIMETRÍA

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CURSO 
MATERIALES POLIMEROS 
 
TEMA 
PRACTICA N° 2 
“DETERMINACIÓN DEL PESO MOLECULAR DEL POLIESTIRENO POR 
VISCOSIMETRÍA CAPILAR” 
 
DOCENTE 
ING. MARCELA HONORATA LOPEZ CHAVEZ 
 
INTEGRANTE 
IDME RAMOS LILIANA KAREN 
 
AREQUIPA – PERÚ 
2022 
FACULTAD DE INGENIERIA DE 
PROCESOS 
 
ESCUELA PROFESIONAL DE 
INGENIERÍA DE MATERIALES 
 
 
1 
 
 
 
https://www.youtube.com/watch?v=joJwkRTX-F4 
https://www.youtube.com/watch?v=XXLabWAv_gg&t=14s 
https://www.youtube.com/watch?v=uFeVxYr3_sg 
1. OBJETIVO 
 
• Determinar el Peso Molecular del Poliestireno por medio de la técnica 
de Viscosimetría, que consiste en la disolución del polímero 
introducido en un Viscosímetro capilar. 
 
2. INFORMACIÓN BASICA 
 
La viscosidad entre otras cosas nos da información acerca del 
comportamiento del flujo de los líquidos a través de tuberías, grifo, etc.; 
como a la pérdida de fricción termodinámica con la lubricación y su 
comportamiento de ésta en sus capas. 
 
La determinación de la viscosidad en los plastificantes por ejemplo nos 
da información acerca del porcentaje de pureza y de la variación de la 
viscosidad con la temperatura. La viscosidad en los plásticos se mide por 
varios métodos, para lo cual se utilizan viscosímetros y procedimientos 
normalizados por ejemplo el Viscosímetro de Ubbelohde. 
 
La viscosidad de soluciones de plásticos da una medida de la longitud 
de las cadenas de las moléculas. En el caso de PVC, el valor K se calcula 
por el método de Fikentscher y da una medida relativa de las diferentes 
clases de material de alto peso molecular. 
 
Los grupos químicos que se encuentran en los extremos de las cadenas 
no son iguales que el resto de las unidades estructurales y le restan 
regularidad a la estructura. Tienen también mayor movilidad, puesto que 
están unidos a las cadenas por un solo lado. 
 
Estos dos factores interfieren en la cristalinidad. Como los polímeros de 
bajo peso molecular tienen una alta concentración de extremos, 
también tienen en general, baja cristalinidad. 
Por otra parte, los polímeros de muy alto peso molecular tienen dificultad 
para cristalizar, debido a que las cadenas muy largas se enmarañan más. 
PRACTICA N° 2 
“DETERMINACIÓN DEL PESO MOLECULAR DEL POLIESTIRENO POR VISCOSIMETRÍA 
CAPILAR” 
 
 
NOMBRE Y APELLIDO 
 
LILIANA KAREN IDME RAMOS 
 
FECHA 
 
09/05/22 
 
TURNO 
 
LAB ( 2:00 – 3:40) 
https://www.youtube.com/watch?v=joJwkRTX-F4
https://www.youtube.com/watch?v=XXLabWAv_gg&t=14s
https://www.youtube.com/watch?v=uFeVxYr3_sg
 
 
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La consecuencia de todo esto es que, para cada polímero, hay un 
intervalo intermedio de pesos moleculares en que el grado de 
cristalinidad es máximo. 
 
Las reacciones de polimerizaciones, tanto sintéticas como naturales, 
producen polímeros con pesos moleculares heterogéneos, es decir, 
cadenas con números distintos de unidades de repetición. Los polímeros 
sintéticos pueden tener un peso molecular entre 10.000 y 1.000.000 g/mol. 
 
Para determinar el Peso Molecular del polímero en solución debemos utilizar 
la Ecuación de Mark-Houwink: 
 
[η] = KMa 
Dónde: 
η = Viscosidad (ml/gr) 
M = Peso Molecular (promedio en peso) 
 
Y para las constantes de Mark- Houwink: las que muestra el video 
 
a = 0.722 
K = 1.12 * 10-4 dL/g o 1.12*10-2 mL/g 
 
Fuente: American Polymer Standards Corporation. 
Providing Molecular Weight Determination Services, Polymer Standards, and 
GPC Columns since 1983 
http://www.ampolymer.com/Mark-HouwinkParameters.html 
 
Viscosidad Relativa: 
 ηr = t / t0 
 
 
Viscosidad Específica: 
 ηsp = ηr -1 
 
 
Ecuación de Huggin: 
η𝑆𝑆𝑆𝑆
𝐶𝐶
= [η] + 𝐾𝐾1[η]2𝐶𝐶 
 
 
Ecuación de Kraemer: 
ln η𝑟𝑟
𝐶𝐶
= [η] + 𝐾𝐾2[η]2𝐶𝐶 
 
DÓNDE: 
• C = Concentración (g) 
 
 
3 
 
• t = Tiempo de flujo de la disolución 
• to = Tiempo de flujo para el disolvente entre marcas 
 
Ambas corresponden a líneas rectas cuando se grafican en función de la 
concentración C. El intercepto es el mismo y corresponde a la viscosidad 
intrínseca [η] 
 
3. PARTE EXPERIMENTAL 
 
 
Materiales: 
 
• Ciclohexano (Solvente) 
• Pellets de Poliestireno 
 
Equipo: 
 
 Balanza Analítica 
 Pinza metálica punta aguda 
 Viscosímetro ubbelohde 
 Termómetro 
 Vaso precipitado 100 ml 
 Pipeta aforada 10ml 
 Agitador magnético 
 
 
Procedimiento 
 
 Preparar una solución de polímero en solvente adecuado con las 
siguientes concentraciones que muestra la tabla en el video: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tabla 1.1 Muestras a ensayar. Tomar los datos que se muestra en el video 
 
 
 
4 
 
N° 
muestra 
Soluto Poliestireno 
(g) 
Solvente (ml) 
ciclohexano 
0 0 20 
1 4,04 20 
2 7,98 20 
3 12,16 20 
4 16,2 20 
5 20 20 
 
 
 Introducir por el brazo más ancho del viscosímetro la muestra 0 
(Solvente puro) 
 Proceder a la medición del tiempo que tarda el menisco superior 
del fluido en recorrer el espacio entre las dos marcas del bulbo. 
 Anotar el tiempo y repetir la operación unas dos veces más. Tabla 
1.2 
 El tiempo para considerar será el promedio de los tres valores 
medidos; si algún valor resultara muy alejado del promedio, debe 
ser eliminado. 
 Luego repetir el ensayo con la muestra 1; para agilizar la disolución 
del PS proceder a utilizar el agitador magnético y esperar a que el 
sistema llegue a equilibrio térmico, usar la temperatura de 35°C. 
 Vierte la muestra preparada en el viscosímetro 
 Luego proceder a medir el tiempo de la misma forma 
 Repetir el ensayo para las muestras dadas, Tabla 1.1 
 Vaciar el viscosímetro, lavar con solvente en adiciones de 5 ml de 
solvente puro. 
 
 
4. RESULTADOS 
 
Registrar la toma de los tiempos encontrados en la práctica, con las 
concentraciones que muestra el video. 
Tabla 1.2 Tiempos registrados 
 
 
 
5 
 
Ítems Concentraciones (g/ml) t (s) 
0 Solvente puro 72,00 
1 0,202 76,39 
2 0,399 81,14 
3 0,608 86,76 
4 0,810 92,66 
5 1,000 99,07 
 
5. CUESTIONARIO 
 
Determinar: 
 
En el siguiente cuadro colocar los datos encontrados en el último video: 
 
Tabla 1.3 Viscosidades de la muestra 
 
 
 
 
 
 
a) Construir el gráfico: 
 
• Tal como se indica en el respectivo video. 
Ítems Concentración Viscosidad 
Relativa 
Viscosidad 
Específica 
Viscosidad 
Reducida 
Viscosidad 
Inherente 
C (gr/ml) ηr ηsp ηsp/C ln ηr (lnηr) / C 
0 0 - - - - - 
1 0,202 1,061 0,061 0,302 0,059 0,293 
2 0,399 1,127 0,127 0,318 0,120 0,300 
3 0,608 1,205 0,205 0,337 0,186 0,307 
4 0,810 1,287 0,287 0,354 0,252 0,311 
5 1,000 1,376 0,376 0,376 0,319 0,319 
 
 
6 
 
 
 
 
 
Las ecuaciones de las rectas deben incluirse en el gráfico. 
 
b) Encontrar el Peso Molecular del polímero. 
 
[η] = k ⋅ Ma 
DATOS: 
 
• [η] = 0,2821 
 
• k = 76 x 105 𝑑𝑑𝑙𝑙
𝑔𝑔
 
 
• a = 0,5 
 
0,2821 = 76 x 105
𝑑𝑑𝑙𝑙
𝑔𝑔
⋅ M0,5 
 
M = 137777,7
g
mol
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
INVESTIGUE SOBRE: 
 
 
 
7 
 
• ¿Es posible la siguiente relación Mv = Mw = Mn, siendo peso 
molecular por viscosimetría, peso molecular promedio en peso y 
peso molecular promedio en número respectivamente? 
 
La relación si es posible; esto se da cuando existe una mezcla de 
polímeros que es heterogénea Mw > Mv > Mn en relación al peso 
molecular, y a medida que disminuye su heterogeneidad, los diversos 
valores del peso molecular convergen hasta que para mezclas 
homogéneas ocurre: Mv = Mw = Mn 
 
• Explique la forma de como sucede la disolución de un polímero en 
un disolvente en términos termodinámicos. 
 
Las termodinámicas de disoluciones de polímeros formadas por un 
disolvente dan mucha información de las macromoléculas y se ha 
observado que presentan un comportamiento peculiar, debido al alto 
peso molecular del polímero, y que se manifiesta en grandes 
desviaciones respecto del comportamiento ideal (representado por 
∆H=∆V=0; ∆S=-∆G/T>0). En las disoluciones de polímeros ∆H≠0; ∆V≠0 y ∆S 
tiene un valor mucho menor debido a la desproporción de tamaños entre 
el disolvente y el soluto polimérico.El menor valor de ∆S implica que el 
desorden introducido al disolver un polímero es menor que el que 
corresponde a una disolución ideal. Para el estudio termodinámico 
necesitamos conocer el valor de la energía libre de mezcla: ∆GM= ∆HM-
T∆SM, a partir de la cual se puede determinar el potencial químico de la 
disolución y así determinar todas las propiedades de la disolución. Se 
realiza un estudio por etapas, primero se va a obtener la entropía 
configuracional de la disolución considerando las posibles 
configuraciones del sistema, es decir, contando el número de modos de 
ordenar las moléculas de disolvente y de soluto en la disolución. A 
continuación, se determinan las otras contribuciones a ∆S, siendo 
especialmente importantes las que derivan de efectos energéticos o 
interacciones. 
 
 
 
 
 
 
 
6. CONCLUSIONES O CONSIDERACIONES FINALES 
 
 
 
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• Para hallar el peso molecular se utiliza el método de la solución 
viscosa se hace con la ecuación de MarkHouwink-Sakurada, que 
presenta constantes dependiendo del polímero usado y del 
disolvente. 
• Proceso sencillo y fácil desarrollo e interpretación de gran utilidad 
de ingeniería 
• Importancia desde el punto de vista de control de calidad conocer 
el peso molecular medio de un material polimérico. 
• La temperatura es un factor que influencia la viscosidad de la 
disolución. Debió haberse hecho a una temperatura constante, 
sumergiendo el viscosímetro en agua a temperatura constante. 
• El peso molecular de un polímero representa la distribución 
estadística de los pesos de las distintas moléculas, es decir, las 
cadenas poliméricas de diferente longitud que forman la 
estructura. 
 
7. AGREGUE LA BIBLIOGRAFIA CONSULTADA. 
 
• Cancho, S. M. (1998). Disoluciones de polímeros. Efecto de los enlaces de 
hidrógeno sobre sus propiedades termofísicas [Grado de Doctor] 
[UNIVERSIDAD COMPLUTENSE DE MADRID]. 
https://eprints.ucm.es/id/eprint/3476/1/T22606.pdf 
 
• J O R D I. (2017). Mw Averages Explanations Molecular Weight Nomenclature. 
https://jordilabs.com/wp-content/uploads/2017/02/White-Paper-Mw-
AveragesExplanation.pdf 
 
• Laboratorios FCNI. (2020). Viscosímetro Ubbelohde - YouTube [Video]. 
https://www.youtube.com/watch?v=joJwkRTX-F4 
 
• Universitat de Valencia. (2011). Tema 10 . Química Física de los Polímeros. 1– 
40. https://www.uv.es/tunon/pdf_doc/tema_polimeros.pdf 
 
• de, P. (2011). Métodos de Determinación del Peso Molecular de Materiales 
Poliméricos | 33/93 | UPV [YouTube Video]. In YouTube. 
https://www.youtube.com/watch?v=uFeVxYr3_sg 
 
https://jordilabs.com/wp-content/uploads/2017/02/White-Paper-Mw-AveragesExplanation.pdf
https://jordilabs.com/wp-content/uploads/2017/02/White-Paper-Mw-AveragesExplanation.pdf
https://www.youtube.com/watch?v=joJwkRTX-F4