Anna Dul, 212332
SPRAWOZDANIE
Średni lepkościowy ciężar polimerów
Data wykonania ćwiczenia: 22.10.2015 godzina 11:15-14:00
1. Cel ćwiczenia:
Celem przeprowadzonego ćwiczenia jest wyznaczenie średniego lepkościowego ciężaru cząsteczkowego polistyrenu.
2. Przebieg doświadczenia:
Do łaźni wodnej zaopatrzonej w termostat włożyłyśmy wiskozymetr wypełniony toluenem (rozpuszczalnikiem), odczekałyśmy 10 minut, a po tym czasie dokonałyśmy 3 pomiarów czasu przepływu cieczy w wiskozymetrze. Takie same operacje przeprowadziłyśmy dla 4 różnych stężeń polimeru w rozpuszczalniku, zaczynając od najmniejszego stężenia.
3. Tabela wyników:
| Toluen | Roztwór 1 | Roztwór 2 | Roztwór 3 | Roztwór 4 | |
|---|---|---|---|---|---|
| Stężenie polimeru [g/100cm3] | - | 0,20192 | 0,40400 | 0,60076 | 0,80002 |
| Czas przepływu 1 [s] | 69 | 80 | 90 | 102 | 116 |
| Czas przepływu 2 [s] | 69 | 79 | 90 | 103 | 116 |
| Czas przepływu 3 [s] | 69 | 80 | 91 | 102 | 117 |
| Średni czas przepływu [s] | 69 | 80,7 | 90,3 | 102,3 | 116,3 |
| Lepkość względna | - | 1,1546 | 1,3092 | 1,4831 | 1,6860 |
| Lepkość właściwa | - | 0,1546 | 0,3092 | 0,4831 | 0,6860 |
| Lepkość zredukowana | - | 0,766 | 0,766 | 0,804 | 0,857 |
4. Obliczenia:
Obliczenia przykładowe dla roztworu 1:
lepkość względna ηwzgl = t/t0 = 80,7/69 = 1,1546
lepkość właściwa ηwł = ηwzgl - 1 = 1,1546 - 1 = 0,1546
lepkość zredukowana ηzred = ηwł/c = 0,1546/0,20192 = 0,766
5. Wykres zależności lepkości zredukowanej od stężenia:
graniczna liczba lepkościowa odczytana z wykresu [η] = 0,719
6. Obliczenie średniej masy cząsteczkowej dla równania Khuna-Marka-Houwinka-Sakurady:
[η] = KMηα
przekształcając ten wzór, otrzymujemy następującą zależność:
Mη= (η/K)1/α
Stałe K i α są przypisane dla danego układu rozpuszczalnik-polimer w danej temperaturze, w naszym przypadku wynoszą one:
K = 7,5 * 10-5 [100cm3/g]
α = 0,75
[η] = 0,719 (odczytane z wykresu)
Mη= (0,719/7,5 * 10-5)1/0,75 = 203653
7. Wnioski:
Wraz ze wzrostem stężenia polimeru możemy zaobserwować zwiększający się czas przepływu, oznacza to wzrost lepkości roztworu. Lepkość zredukowana dla pierwszych dwóch przypadków jest taka sama, oznacza to, że lepkość właściwa rośnie najbardziej dla najmniejszych stężeń. Wyznaczony średni lepkościowy ciężar polistyrenu wynosi 203653, można zatem obliczyć, że w skład jednej cząsteczki wchodzi ok 1958 merów.