Si tenemos un recipiente cerrado conteniendo un disolvente,
este se encontrará en equilibrio con su fase vapor.
Cuando ponemos en contacto una gota de disolución con el vapor,
se produce una condensación de disolvente sobre ella
con desprendimiento del calor latente por evaporización.
En el osmómetro, se introduce a la vez una gota de disolución
y otra de disolvente en dos termistóres.
El desprendimiento de calor al condensar el disolvente sobre la disolución
produce una diferencia de temperatura que es medida como una resistencia
a través de un puente de Winston.
Dicha magnitud,
es proporcional a la concentración a través de una constante
que involucra al peso molecular promedio número,
y es de aquí de donde se obtiene este valor.
El osmómetro de presión de vapor consta de dos partes principales.
La célula termostatizada y la sonda.
La célula de medida, consiste en un bloque de aluminio anodizado
en cuyo interior se introduce un vaso de vidrio.
La célula se cierra por arriba con una tapa
que tiene unos orificios en donde se sitúan unas jeringas.
La célula está cubierta con una segunda tapa calefactora,
termostatizada unos grados encima de la temperatura de la célula,
donde se calientan las jeringas que contienen la mezcla problema
en diferentes concentraciones y el disolvente.
La sonda está formada por dos termistóres en la célula,
componentes de un puente de Winston mediante el cual
se puede conseguir una resolución de una milésima de grado centígrado
en el modo de máxima sensibilidad.
Además del aparato, necesitaremos diez matraces aforados,
una balanza de precisión,
un disolvente para el polímero que queramos caracterizar,
y el polímero en cuestión.
Es importante que tanto el disolvente como el polímero
estén muy puros, pues de lo contrario,
obtendríamos un resultado erróneo en la medida.
Es importante el cuidado en el manejo de los disolventes orgánicos.
Debemos evitar el contacto con la piel
especialmente con los ojos.
En este sentido se recomienda el uso de guantes,
y gafas de seguridad,
y si el disolvente fuera tóxico, debe usarse mascarilla
y por supuesto, nunca pipetear con la boca.
Debe trabajarse en zonas de ventilación adecuada.
Para introducir la sonda y llenar el vaso con el disolvente,
es preciso, en primer lugar,
quitar la cabeza termostática y la tapa de la célula
que está atornillada a la misma.
Normalmente, al hacer esto,
el vaso sale simultáneamente del termostato de la célula.
La sonda se introduce desde abajo hasta arriba
por el agujero central que tiene la tapa de la célula.
Se deba justar en altura, para lo que se introducen las jeringas
en los agujeros correspondientes.
De ellas, cinco se dirigen hacia el termistor de la izquierda
y. una, hacia el de la derecha.
La altura de la sonda debe ser tal que el extremo de las agujas
esté a 1mm aproximadamente de los termistóres.
Una vez conseguido, se fija con el tornillo.
Para aumentar la superficie de líquido y conseguir un 100% de saturación,
Se pone un filtro de papel en forma de cilindro en el interior del vaso.
En el vaso se ponen unos 20mm del mismo disolvente
que se use para el calibrado o la medida.
Al introducir el vaso, haremos coincidir la ventana del filtro
con la cámara de medida.
Se pone la tapa de la célula de medida,
la cabeza termostatizadora y se une la sonda al cable de conexión,
teniendo cuidado de no cambiar la polaridad.
En la tapa existen dos agujeros más
en los que se puede introducir un termómetro
y medir alternativamente la temperatura en la célula
o en la cabeza de termostatización.
Para empezar a medir, se enciende el aparato
y se fija la temperatura de trabajo.
Aunque en principio se puede usar una por debajo de 130ºC,
para cada disolvente existe una temperatura recomendada
dependiendo de su punto de ebullición.
Podemos consultar en el manual del aparato la adecuada para cada caso.
La temperatura de la cabeza termostática
suele estar de 2 a 3ºC por encima de la de trabajo
y puede corregirse con un potenciómetro en la parte trasera
y que se manipula con un destornillador
Se utilizan seis jeringas para dispensar las gotas,
dos se llenan con el disolvente y se insertan en los agujeros
que no están numerados.
El resto, cuando empecemos a medir,
se llenarán con disoluciones de diferente concentración.
Es importante que no existan burbujas dentro de las jeringas.
Para ello se les da la vuelta y se empuja suavemente el émbolo
hasta comprobar que no queda ninguna.
Para ajustar el cero, es preciso que la fuente de voltaje del puente
esté en 100% y la sensibilidad en 1024.
Se pone una gota de disolvente en cada termistor
y se espera un tiempo hasta que se alcance el equilibrio.
Este es el tiempo requerido para obtener datos reproducibles.
En nuestro caso, seis minutos.
Para cada disolvente es diferente,
pero a lo largo de la medida,
se debe dejar siempre el mismo tiempo de espera.
Se ajusta el cero con los botones de ajuste grueso y fino.
Cuando está ajustado después de varias medidas,
se cambia el rango de sensibilidad a 512.
Este proceso se repite hasta obtener
un cero aceptable en todos los rangos de sensibilidad
La demanda de esta habilidad en las medidas
se incrementa al aumentar el peso molecular de la muestra.
En las determinaciones normales, es suficiente trabajar
en el rango de dieciséis a cuatro.
Para la determinación de pesos moleculares,
es necesario en primer lugar calibrar el osmómetro.
Para ello se preparan cuatro disoluciones
de una sustancia patrón de concentraciones perfectamente conocida.
en nuestro caso utilizaremos bencilo.
Las concentraciones están comprendidas
entre 0,01 y 0,1 moles por kg de disolvente.
Se comienzan las medidas por la disolución de menor concentración.
En primer lugar se deposita una gota de disolvente
sobre el termistor derecho.
A continuación, se lava el termistor de la izquierda
con varias gotas de la disolución que vamos a medir
y depositamos una gota tan grande como sea posible
pero que pueda aguantar en el termistor el tiempo suficiente
para efectuar la medida.
Para conseguir este tipo de gotas,
se gira suavemente el émbolo en lugar de empujarlo.
de nuevo se cubre el termistor derecho con disolvente
siguiendo el mismo procedimiento.
que el tamaño de las gotas en ambos termistóres
sea muy semejante, para que en ambos
se llegue a un equilibrio al mismo tiempo.
Es necesario esperar para que se llegue al equilibrio
antes de anotar el valor de la lectura en el display.
Este tiempo de espera es el mismo del ajuste del cero.
Para asegurarnos de ello, existe un temporizador programable
que se activa al presionar el botón de start.
Una vez transcurrido el tiempo programado,
el valor de la medida permanece fijo en el display.
Se debe medir una disolución tantas veces como sea necesario.
hasta que obtengamos una lectura reproducible.
Entonces se puede pasar a medir la siguiente disolución,
repitiendo el mismo proceso.
Es importante medir toda la serie sin interrupción.
Al final se comprueba el cero
dispensando gotas de disolvente en el termistor de la izquierda.
Para cada concentración de disolución
obtenemos varias lecturas de señal
.
Con todos estos datos se rellenan las hojas de trabajo
en la que aparecen reflejados, tanto las condiciones,
como los datos obtenidos.
Para obtener la constante de calibrado,
se representa el cociente entre señal y concentración
frente a concentración.
El valor de la ordenada en el origen,
es la constante de calibrado del osmómetro
en unidades arbitrarias por moles por kg.
Esta constante es válida durante un largo periodo de tiempo
siempre que se trabaje en las mismas condiciones.
rango de sensibilidad, temperatura y disolvente.
Para la medida de la muestra, se preparan cuatro disoluciones,
cuyas concentraciones en gramo por kilogramo
deben ser mucho mayores que las utilizadas en el calibrado,
de forma que las señales obtenidas
están en el rango de lecturas de la recta de calibrado.
Para preparar las disoluciones hay que tomar las precauciones típicas
a la hora de trabajar con polímeros,
es decir, dejar la muestra disolviendo el tiempo suficiente
para asegurarnos de que todo el polímero está ya disuelto.
Se llenan las jeringas utilizando el mismo proceso
descrito anteriormente.
Y se colocan en los agujeros numerados
utilizando el uno para la más diluida y el cuatro para la más concentrada.
Se utiliza el protocolo de medida que se empleó para la recta de calibrado,
empezando por la disolución más diluida
y haciendo un mínimo de 5 lecturas para cada una de ellas.
Se construye una nueva tabla de resultados
anotando para cada disolución las señales obtenidas
y las medias de las mismas.
De nuevo, la representación del cociente
entre señal media y concentración, frente a concentración,
forma una recta a partir de la cual,
tenemos una nueva ordenada en el origen,
expresada en unidades arbitrarias,
divididas por gramo dividido por kilogramo.
El valor del peso molecular promedio número
se obtiene del cociente entre las dos pendientes
Kp y Km.
Con el objeto de facilitar el cálculo de la constante de calibrado
y la determinación de pesos moleculares,
ha sido creado el programa de ordenador PreOs.