Viscosímetro de Ubbelohde

Un viscosímetro tipo Ubbelohde o viscosímetro de nivel suspendido es un instrumento de medición que utiliza un método capilar para medir la viscosidad . ^{[ 2 ] [ 3 ]} Se recomienda para soluciones de polímeros celulósicos de alta viscosidad . La ventaja de este instrumento es que los valores obtenidos son independientes del volumen total. El dispositivo fue desarrollado por el químico alemán Leo Ubbelohde (1877-1964).

ASTM y otros métodos de ensayo son: ISO 3104, ISO 3105, ASTM D445, ASTM D446, ​​ASTM D4020, IP 71, BS 188. ^{[ 4 ]}

El viscosímetro de Ubbelohde está estrechamente relacionado con el viscosímetro de Ostwald . Ambos son dispositivos de vidrio en forma de U con un depósito en un extremo y un bulbo de medición con un capilar en el otro. Se introduce un líquido en el depósito y luego se aspira a través del capilar y el bulbo de medición. El líquido regresa a través del bulbo de medición y el tiempo que tarda en pasar por dos marcas calibradas proporciona una medida de la viscosidad. El dispositivo de Ubbelohde tiene un tercer brazo que se extiende desde el extremo del capilar y está abierto a la atmósfera. De esta manera, la presión solo depende de una altura fija y ya no del volumen total del líquido.

La determinación de la viscosidad se basa en la ley de Poiseuille :

${\displaystyle {\frac {dV}{dt}}=v\pi R^{2}={\frac {\pi R^{4}}{8\eta }}\left({\frac {-\Delta P}{\Delta x}}\right)={\frac {\pi R^{4}}{8\eta }}{\frac {|\Delta P|}{L}},}$

donde t es el tiempo que tarda un volumen V en eluir. La relación${\displaystyle {\frac {dv}{dt}}}$depende de R como radio capilar, de la presión aplicada promedio P, de su longitud L y de la viscosidad dinámica η .

La altura de presión promedio viene dada por:

${\displaystyle \Delta P=\rho g\Delta H\,}$

donde ρ es la densidad del líquido, g la gravedad estándar y H la altura media del líquido. De esta manera se puede determinar la viscosidad de un fluido.

Generalmente, la viscosidad de un líquido se compara con la de un líquido que contiene un analito, por ejemplo, un polímero disuelto en él. La viscosidad relativa viene dada por:

${\displaystyle \eta _{r}={\frac {\eta }{\eta _{0}}}={\frac {t\rho }{t_{0}\rho _{0}}},}$

donde t ₀ y ρ ₀ son el tiempo de elución y la densidad del líquido puro. Cuando la solución está muy diluida

${\displaystyle \rho \simeq \rho _{0}\,}$

La denominada viscosidad específica se convierte en:

${\displaystyle \eta _{sp}=\eta _{r}-1={\frac {t-t_{0}}{t_{0}}}.\,}$

Esta viscosidad específica está relacionada con la concentración del analito a través de la viscosidad intrínseca [η] mediante la serie de potencias :

${\displaystyle \eta _{sp}=[\eta ]c+k[\eta ]^{2}c^{2}+\cdots \,}$

o

${\displaystyle {\frac {\eta _ {sp}}{c}}=[\eta ]+k[\eta ]^{2}c+\cdots ,\,}$

dónde${\displaystyle {\frac {\eta _{sp}}{c}}}$Se denomina número de viscosidad .

La viscosidad intrínseca se puede determinar experimentalmente midiendo el número de viscosidad en función de la concentración como la intersección con el eje Y.