Practica de quimik

Planeamiento de Problema:

¿Cómo podremos medir las propiedades organolépticas de los jabones usados para hacer burbujas de jabón?

 

Marco Teórico:

Para nuestra investigación del producto primero tenemos que averiguar las propiedades organolépticas principales del jabón ,una de ellas es la tensión superficial que en una burbuja puede existir porque la capa superficial de un líquido (normalmente agua que creemos que vamos a usar en nuestro experimento) tiene cierta tensión superficial, lo que hace que la capa se comporte parecido a una hoja elástica. Sin embargo, una burbuja hecha solo con líquido puro no es estable y se necesita un tensoactivo disuelto, como el jabón, para estabilizarla. Una equivocación común es creer que el jabón aumenta la tensión superficial del agua. En realidad, el jabón hace justo lo contrario, diminuyendo la tensión superficial hasta aproximadamente un tercio de la tensión superficial del agua pura¹. El jabón no refuerza las pompas, sino que las estabiliza mediante el mecanismo llamado efecto Marangoni. Al estirarse la película de jabón, la concentración de jabón disminuye, lo que hace que aumente la tensión superficial. Así, el jabón refuerza selectivamente las partes más débiles de la pompa y evita que se estiren más. Además, el jabón reduce la evaporación haciendo que las pompas duren más, aunque este efecto es relativamente pequeño. La  forma esférica también está causada por la tensión superficial. La tensión hace que la burbuja forme una esfera porque la esfera tiene el menor área superficial para un volumen dado. Esta forma puede distorsionarse visiblemente por las corrientes de aire, y por supuesto por un soplido. Sin embargo, si se deja caer una burbuja en aire quieto, permanece casi esférica, más que la típica representación caricaturizada de una gota de lluvia. Cuando un cuerpo en caída ha alcanzado su velocidad terminal, la fuerza de arrastre que actúa sobre él es igual a su peso, y como el peso de una pompa es mucho más pequeño en relación a su tamaño que el de una gota de lluvia, su forma se distorsiona mucho menos. Por eso es importante la tensión superficial pero también creemos que la densidad del la sustancia que usemos es importante.

La densidad es la masa de un cuerpo por unidad de volumen. En ocasiones se habla de densidad relativa que es la relación entre la densidad de un cuerpo y la densidad del agua a 4 °C, que se toma como unidad. Como un centímetro cúbico de agua a 4 °C tiene una masa de 1 g, la densidad relativa de la sustancia equivale numéricamente a su densidad expresada en gramos por centímetro cúbico. Pero bueno eso no incumbe en nuestra practica. La densidad puede obtenerse de varias formas. Por ejemplo, para objetos macizos de densidad mayor que el agua, se determina primero su masa en una balanza, y después su volumen; éste se puede calcular a través del cálculo si el objeto tiene forma geométrica, o sumergiéndolo en un recipiente calibrando, con agua, y viendo la diferencia de altura que alcanza el líquido. La densidad es el resultado de dividir la masa por el volumen. Para medir la densidad de líquidos se utiliza el densímetro, que proporciona una lectura directa de la densidad. Pero la formula que nosotros utilizaremos va a ser:

Otras de las cosas que nosotros suponemos para que la pompa se cree mejor es la viscosidad de la sustancia que es la oposición de un fluido a las deformaciones tangenciales. Un fluido que no tiene viscosidad se llama fluido ideal, en realidad todos los fluidos conocidos presentan algo de viscosidad, siendo el modelo de viscosidad nula una aproximación bastante buena para ciertas aplicaciones.

En los líquidos, el pequeño rozamiento existente entre capas adyacentes se denomina viscosidad. Es su pequeña magnitud la que le confiere al fluido sus peculiares características; así, por ejemplo, si arrastramos la superficie de un líquido con la palma de la mano como hacíamos con la goma de borrar, las capas inferiores no se moverán o lo harán mucho más lentamente que la superficie ya que son arrastradas por efecto de la pequeña resistencia tangencial, mientras que las capas superiores fluyen con facilidad. Igualmente, si revolvemos con una cuchara un recipiente grande con agua en el que hemos depositado pequeños trozos de corcho, observaremos que al revolver en el centro también se mueve la periferia y al revolver en la periferia también dan vueltas los trocitos de corcho del centro; de nuevo, las capas cilíndricas de agua se mueven por efecto de la viscosidad, disminuyendo su velocidad a medida que nos alejamos de la cuchara. La mayoría de los métodos empleados para la medición de la viscosidad de los líquidos se basa en las ecuaciones de Poiseuille o de Stokes. La ecuación de Poiseuille para el coeficiente de viscosidad de líquidos es:

donde V es el volumen del liquido de viscosidad que fluye en el tiempo t a traves de un tubo capilar de radio r y la longitud L bajo una presión de P dinas por centímetro cuadrado. Se mide el tiempo de flujo de los líquidos, y puesto que las presiones son proporcionales a las densidades de los líquidos, se puede escribir como:

Las cantidades t₁ y t₂ se miden mas adecuadamente con un viscosímetro de Ostwald. Una cantidad definida de liquido se introduce en el viscosímetro sumergido en un termostato y luego se hace pasar por succión al bulbo B hasta que el nivel del liquido este sobre una marca a. Se deja escurrir el liquido el tiempo necesario para que su nivel descienda hasta una marca b y se mide con un cronometro. El viscosímetro se limpia, luego se añade el liquido de referencia y se repite la operación. Con este procedimiento se obtienen t₁ y t₂ y la viscosidad del liquido se calcula con la ecuación anterior.

Ahorra hablaremos de las variantes que utilizaremos en esta practica la glicerina  es una sustancia incolora, con un sabor dulce a alcohol, de fórmula C3H8O3 (1,2,3-propanotriol), y densidad relativa de 1,26. Tiene un punto de ebullición de 290 °C y un punto de fusión de 18 °C. La glicerina líquida es resistente a la congelación, pero puede cristalizar a baja temperatura. Es soluble en agua en cualquier proporción, y se disuelve en alcohol, pero es insoluble en éter y muchos otros disolventes orgánicos.

Las grasas y aceites simples son ésteres de ácidos grasos y glicerina. Una vez obtenida como producto secundario en la fabricación del jabón después de haber tratado las grasas y aceites con álcali, la glicerina bruta se purifica por destilación.

El uso más frecuente de la glicerina es la elaboración de resinas alquídicas (véase Plásticos). Otras aplicaciones son la fabricación de medicinas y artículos de aseo, como pasta de dientes; como agente plastificante para el celofán y como agente humidificante de productos derivados del tabaco. Dado que existen otros productos más baratos, solamente el 5% de la producción industrial de glicerina se destina a la fabricación de explosivos derivados de ella. Por su afinidad con el agua y su viscosidad, la glicerina se utiliza para la tinta de los tampones de sellar. También se usa para lubricar la maquinaria que bombea los productos del petróleo, debido a su resistencia a disolverse en los líquidos del petróleo. Por su alta viscosidad y ausencia de toxicidad, la glicerina es un excelente lubricante para las máquinas procesadoras de alimentos

 

 

 

 

 

Objetivo General:

Que encontremos una forma de medir la tensión superficial y la densidad de diferentes sustancias. Para poder ver los factores que pueden producir a la creación de burbujas.

Objetivo₁: Determinar la densidad de las sustancias y ver que cantidad e jabón se produce.  

Obejtivo₂: Demostrar que al poner glicerina la calidad de las burbujas cambiara.

Obejtivo₃: Averiguar mediante el tiempo que haga la sustancia al recorrer una pipeta si es proporcional a la viscosidad de la sustancia

 

Hipótesis:

Hipótesis general: Creemos que la densidad y la tensión superficial es proporcional a la cantidad de burbujas que puede generar un jabón.

Hipótesis₁: Según la densidad será la cantidad de burbujas que se produzcan, suponemos que la sustancia de mayor densidad va a ser la que produzca menor cantidad  burbujas de jabón.

Hipótesis₂: Al colocar mas glicerina al jabón se podrán producir mayor cantidad de burbujas, ya que este es un compuesto de los jabones.

 Hipótesis₃: La velocidad va a es proporcional a al viscosidad de la sustancia  por eso la sustancia que mas tarde tendrá mayor viscosidad. Suponemos que esta va a ser la glicerina.

 

 

Procedimiento:

            Procedimiento₁:

1)      Mediremos el peso de los vasos donde colocaremos los jabones.

2)      Ahorra mediremos el peso de 20 ml de cada uno de los jabones.

3)      Sacaremos la densidad de cada uno de los jabones.

4)      Trataremos de hacer burbujas de jabones con cada jabón.

5)      Anotaremos resultados.

6)      Concluiremos.

 

Procedimiento₂:

1)      Colocaremos a los 20 ml de jabón en recipientes largos.

2)      Pondremos una regla junto al recipiente

3)      Con nuestro instrumento para hacer burbujas lo bajaremos y subiremos

4)      Mediremos hasta que punto llega a romperse la burbuja

5)      Colocaremos 5ml de Glicerina y repetiremos lo anterior

6)      Así repetiremos hasta llegar a 10 ml de glicerina

7)      Cambiaremos de jabón y repetiremos

8)      Anotaremos resultados

9)      Concluiremos.

 

Procedimiento₃:

1) Colocaremos la sustancia en una pipeta dejando un espacio de 15 mm con aire.

2) Ledaremos vuelta y lo pondremos totalmente vertical

3) Tomaremos el tiempo que requiere hasta llegar al otro lado

4) Volveremos a tomar el tiempo 5 veces.

5) Sacaremos la velocidad proemdio y concluiremos.

Materiales:

 

Jabones:

            Del baño

            Del laboratorio

            Vel rosita

Vasos  de precipitados

Alambre

Regla

Agua

Glicerina

Balanza

Pipetas

 

Resultados:

 

Experimento₁: Calcular las densidades mediante formula

 

Jabones:	Peso de 20 mililitros	Densidad	Facilidad de hacer burbujas en orden:
Jabón del baño	71	3.55	2
Vel rosita	69	3.45	1
Laboratorio	113.5	5.67	3

 

Formula              Procedimiento y Resultados

                          

                               d1= 71/20=3.55

                        d2= 69/20=3.45

                               d 3= 113.5/20=5.67

 

 

Experimento₂: Observar la tensión superficial agregándole glicerina.

 

Cantidad de glicerina	Jabón del baño	Vel rosita	Laboratorio
0ml	3 cm.	3.5 cm.	2.3 cm.
5ml	3 cm.	4.1 cm.	2.7 cm.
10ml	3.5 cm.	4.9 cm.	3.5 cm.

 

 

Experimento₃: Medir la velocidad de las burbujas y ver la viscosidad.

 

Tipo de Sustancia:	Prueba 1	Prueba 2	Prueba 3	Prueba 4	Prueba 5	Promedio
Jabón de Laboratorio con 15ml de glicerina	3.7s	4.8s	3.9s	3.8s	4s	4.04 s
Jabón de Laboratorio con 20 de glicerina	6.25 s	6.45s	6.30s	6.20s	6.40s	6.32 s
Agua	4.7 s	5.8s	4.5s	4.2s	5.2s	4.88
Glicerina	1min 14.95s	1 min 35.7s	1 min 28.6s	1 min 20.19s	1 min 30.4s	1 min 25.96s

 

Análisis de resultados₁: Podemos observar que el jabón con mayor densidad es el de laboratorio y la cantidad de burbujas que produce es la menor. Mientras que el Vel rosita que es el que tiene la menor densidad produce mayor cantidad de burbujas y de gran tamaño.

 

Análisis de resultados₂: Observamos que en todas las sustancias al agregarle glicerina aumentaba su tensión superficial, logrando diferentes resultados:

Con el Vel rosita notamos que las burbujas eran grande y que al aumentarle la glicerina estas duraban más. Y también producían efectos de colores esto por que cambia la reflexión de la luz

Con el Jabón de baño notamos que las burbujas al explotar dejaban residuos mas notorios que el vel rosita.

Y al final con el jabón de laboratorio no producía burbujas, aunque aumentáramos la glicerina.

Cabe agregar que primero lo intentamos con un instrumento de medición de fuerza pero lamentablemente la fuerza era tan pequeña que no nos sirvió.

 

Análisis de resultados₃: Podemos observar como el jabón de laboratorio es el que tarda menos esto quiere decir que es el de menor viscosidad. Mientras que la glicerina es el que mas tarda con una gran diferencia de tiempo. También observamos que al agregarle glicerina al jabón este cambia y tiene mayor viscosidad que el agua. Creemos que hubo errores de medición por el ángulo de inclinación del tubo al voltearlo, ya que entre mas vertical tardaba mas y si lo poníamos en un angulo diferente tardaba menos.

 

 

Conclusión₁: En este experimento el jabón para poder hacer burbujas necesita una densidad baja, nuestra hipótesis estuvo correcta ya que el de mayor densidad casi no produjo burbujas mientras que el de menor el vel rosita produjo de gran cantidad y de gran tamaño. Para hacer nuestras burbujas necesitaremos una sustancia de baja densidad.

Conclusión₂: En el experimento con glicerina notamos que aumentando la glicerina aumentaba la calidad de las burbujas y además su tensión superficial. Esto se debe a que la glicerina es usa normalmente con una base para los jabones. Entonces la hipótesis fue acertada, nuestro producto necesitara cantidades de glicerina.

Claro sin dejar atrás que tenemos que recordar que el jabón disminuye la tensión superficial, por eso tenemos que medir la cantidad que pongamos de este producto. Ya que la tension superficial hace que la burbuja tenga forma esferica.

 

Conclusión₃: El experimente demostró la sustancia mas viscosa que fue la glicerina como supusimos en nuestra hipótesis. Ya que tardo mas de un minuto mientras que las demás tardaban unos cuantos segundos. Las mas rápidas fueron el jabón del laboratorio con menor cantidad de glicerina junto con el agua , estas sustancias no producen burbujas. Entonces debemos crear un producto con viscosidad. 

 

 

Bibliografías:

 

 Román F.L., Faro J., Velasco S. A simple experiment for measuring the surface tension of soap solutions. Am. J. Phys. 69 (8) August 2001 pp. 920-921.

Mak S.Y., Wong K. Y., The measurement of the surface tension by the method of direct pull. Am. J. Phys. 58 (8) August 1990, pp. 791-792.

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/fluidos/tension/introduccion/introduccion.htm

 

 Un libro sobre pompas de jabón y matemáticas: Oprea, John (2000). The Mathematics of Soap Films – Explorations with Maple. American Mathematical Society (1st ed.).

 

 Boys, C. V. (1890) Soap-Bubbles and the Forces that Mould Them; (Dover reprint). Exposición victoriana clásica, basada en una serie de conferencias ofrecidas originalmente «a una audiencia juvenil».

 

 Isenberg, Cyril (1992) The Science of Soap Films and Soap Bubbles ; (Dover)