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Universidad Nacional Mayor de San Marcos, Facultad de Química e Ingeniería Química Curso de Fisicoquímica

OBTENCION DE LA VISCOSIDAD Y DENSIDAD DE LA GLICERINA UTILIZANDO EL METODO VISCOSIMETRICO DE STORMER Y DEL PICNOMETRO Percy Benjamin, Dextre Rubina

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UNMSM, FQIQ, DAFQ., EAP QUIMICA / ING. QUIMICA C.U. Lima 1, Perú

Resumen Se midió la densidad y viscosidad de la glicerina a diferentes temperaturas, mediante el método del picnómetro y de viscosímetro de Stormer respectivamente. Para determinar la densidad de la glicerina se utilizó el método del picnómetro. Esta primera experiencia consistió en pesar el mismo volumen de la glicerina y del agua (liquido referencial).Este método nos permitió hallar la densidad experimental de la glicerina tomando la misma temperatura tanto para el agua y la glicerina. Para determinar la densidad de la glicerina se utilizó el viscosímetro de Stormer. Esta experiencia consistió en poner pesas en la porta pesas del viscosímetro de Stormer, para obtener tiempos por cada 100 revoluciones que realizaba la hélice de dicho viscosímetro. Este procedimiento se realizó para 6 juegos de pesas. Teniendo los tiempos para determinadas pesas y la viscosidad de la glicerina. Palabras clave: glicerina, densidad, viscosidad, método, picnómetro, Stormer. un cilindro rotativo para hallar la viscosidad de la glicerina.

Introducción Según Hewitt, la densidad es la medida de la compacidad de la materia, es decir, cuanta materia hay en un determinado espacio. Existen varios métodos para hallarla, y el que se empleó fue el del método del picnómetro, que usa la comparación de gravedades específicas de dos sustancias (una de ellas con valores conocidos), para posteriormente conseguir la densidad de la sustancia problema. Además de obtener la densidad de la glicerina, se buscó determinar su viscosidad. Según Young y Roger, las fuerzas viscosas se oponen al movimiento de una porción de un fluido en relación con otra. Gracias a ello podemos comparar, entre un sinfín de sustancias, las viscosidades que poseen. Aunque para obtener valores numéricos, se necesita de un método, y el que se usó fue el de Stormer, que utiliza un viscosímetro, compuesto con un sistema de porta pesos y

Principios Teóricos La densidad por definición se describe como la masa de un cuerpo por unidad de volumen, con unidades de g/cm3 o kg/m3 . Además, se utilizó el concepto de gravedad específica que es la relación entre el peso específico de una sustancia desconocida y el peso específico de una sustancia conocida. En contraste, se hizo uso del método del picnómetro, donde se hace uso de las fórmulas: T1

¿T 1 =

W 4−W 3 W 2−W 1

ρT 1 ρ4 ) T1 T1 T1 ρ =¿4 =¿T 1 ¿ 1

(1)

(2)

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registró en la Tabla 1 lo siguiente, a temperaturas de 20, 30, 40 y 50 ºC.

Con la ecuación (1) podemos calcular la gravedad específica del líquido desconocido a través del cociente entre la masa del líquido desconocido y la masa de un líquido conocido. Con la ecuación (2) se busca hallar la densidad del líquido problema mediante la gravedad específica anteriormente hallada. Por otro lado, se utilizó el concepto de la viscosidad que implica la resistencia de un fluido a las deformaciones graduales realizadas por tensiones cortantes o de tracción. Por lo cual, para hallar la viscosidad se usan diferentes métodos, uno de los cuales es el de Stormer. En este método se utiliza el viscosímetro Stormer para calcular la viscosidad mediante la fórmula: n= km ( t−a )

Posteriormente, usamos la ecuación (2) para hallar definitivamente la densidad ρ de la glicerina. Teniendo en cuenta los valores de la densidad del agua a diferentes temperaturas (ver figura 3) y los valores de referencia de las densidades de la glicerina a diferentes temperaturas. Con respecto a la determinación de la viscosidad de la glicerina, se utilizó el viscosímetro de Stormer (ver figura 2). Se colocó una sustancia con viscosidad conocida de 6.03P en el cilindro fijo para obtener el factor constante del instrumento (K) y el factor de corrección mecánica del aparato (a) con la ecuación (4). Se utilizó seis masas diferentes para el porta pesas y se obtuvo los tiempos, en los cuales se daba 100 revoluciones del cilindro rotatorio (ver tabla 2). Gracias a ello, conseguimos hacer la gráfica 1 para obtener la constante K= 0.0016 m -1s-2 y la constante a= 5.9325s. Con ello, la ecuación (3) quedó lista para la obtención de la viscosidad de la glicerina. Repetimos el procedimiento anterior, usando las contrapesas de 50, 100, 150, 200,250 y 300g para medir los nuevos tiempos, para así obtener la viscosidad de la glicerina, a diferentes porcentajes en masa como al 40%,44%,48%,52%,56% y 60%.

(3)

Con la ecuación (3) se relaciona la masa del líquido, el tiempo en segundos para 100 revoluciones del cilindro rotatorio, la constante “k” llamado factor constante del instrumento y el factor “a” que es la corrección mecánica del aparato. Despejando el tiempo podemos obtener una ecuación (4) con una forma lineal, con la que se realizó una gráfica de tiempo vs el inverso de la masa. t=a+

n 1 km

(4)

Detalles Experimentales Análisis y Discusión de Resultados En primer lugar, para hallar la densidad de la glicerina se hizo uso del picnómetro vacío, se midió su masa (W1) con la balanza electrónica. Después, se llenó el picnómetro (ver figura 1) con agua hasta la altura del capilar y se midió su masa (W2). Repetimos el procedimiento, midiendo de nuevo la masa del picnómetro vacío y seco (W3) y la de la glicerina (W4). Se utilizó la ecuación (1) para obtener su gravedad específica (G.e). Se

Los resultados obtenidos acerca de la densidad de la glicerina se pueden observar en la Tabla 1.Por otra parte, los resultados obtenidos en primer lugar para la calibración del viscosímetro fueron los valores de las constantes K y a, a través de la Gráfica 1.Con el viscosímetro ya calibrado, pudimos encontrar la viscosidad de la glicerina y a diferentes concentraciones de masa, se obtuvo los siguientes tiempos para 40% de la 2

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glicerina (ver Tabla 3) ,44% de glicerina ( ver Tabla 4), 48% de glicerina ( ver Tabla 5), 52% de glicerina( ver Tabla 6), 56% de glicerina( ver Tabla 7), 60% de glicerina( ver Tabla 8). Con

referencia, con respecto a la densidad; y con respecto a la viscosidad observamos que a medida que

esos datos se halló los valores de las viscosidades para 40%,44%,48%,52%,56%y 60% de masa respectivamente, a una temperatura dada.

Referencias bibliográficas

aumentó la concentración de la glicerina aumentó la viscosidad.

1. Química Inorgánica, densidad del agua (2012).https://www.fullquimica.com/2012/ 04/densidad-del-agua.html

Conclusiones 2. Hewitt. P. Física Conceptual (10 ed.) (2007). México, Pearson educación.

La determinación de la densidad y la viscosidad de la glicerina mediante los métodos del Picnómetro y de Stormer, han permitido obtener valores cercanos a los de

3. Young H.D y Roger A.F. Física universitaria. vol. 1, 10º ed. México, 2009.

Tablas de Datos y Resultados

Tabla 1. Densidades de la glicerina a distinta temperatura tiempo medido para 100 revoluciones (s) 81.55

Masa de la pesa (g) 50

43.52

100

30.57

150

24.40

200

20.75

250

18.30

300

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Tabla 2. Tiempos obtenidos con la sustancia de viscosidad conocida tiempo medido para 100 revoluciones (s)

tiempo medido para 100 revoluciones (s) 61.14

Masa de la pesa (g) 50

33.05

100

50.69

Masa de la pesa (g) 50

28.34

100

24.21

150

20.92

150

19.75

200

17.16

200

17.00

250

14.72

250

15.09

300

13.37

300

Tabla 3. Tiempos para 40% de glicerina tiempo medido para 100 revoluciones (s) 73.00

Masa de la pesa (g) 50

39.84

100

28.12

150

22.63

200

19.30

250

17.11

300

Tabla 4. Tiempos para 44% de glicerina tiempo medido para 100 revoluciones (s) 88.12 47.51 33.15 26.31 22.44 19.63

Tabla 5. Tiempos para 48% de glicerina tiempo medido para 100 revoluciones (s)

Masa de la pesa (g) 50 100 150 200 250 300

Tabla 6.Tiempos para 52% de glicerina tiempo medido para 100 revoluciones (s)

108.80

Masa de la pesa (g) 50

139.51

Masa de la pesa (g) 50

57.63

100

71.60

100

40.76

150

50.10

150

31.84

200

38.68

200

26.32

250

32.10

250

22.85

300

28.18

300

Tabla 7. Tiempos para 56% de glicerina

Tabla 8. Tiempos para 60% de glicerina 4

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Gráficos Experimentales Grafica 1. Gráfico de t vs n/m

t(s) vs 1/m(1/g) 90 80 70

f(x) = 3767.3 x + 5.67 R² = 1

60 50 40 30 20 10 0

0

0

0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.02 0.02 0.02 0.02

ANEXOS

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Figura 1. Imagen de un picnómetro

Figura 2. Imagen de un viscosímetro de Stormer

Figura 3. Densidades del agua a diferentes temperaturas (2012). Recuperado de https://www.fullquimica.com/2012/04/densidad-del-agua.html 6

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