Informe de laboratorio 1


Hecho por:

Juan Sebastián Prioló Tique
Jesús David Jaramillo
Yenfer Marcelo Sánchez Córdoba
Samuel Aristizabal

Indice 

  1. Resumen
  2. Tablas
  3. Cálculos teóricos
  4. Resultados
  5. Preguntas
  6. Conclusiones
  7. Bibliografía

 1.    Resumen

En el laboratorio, realizamos un experimento para crear slime utilizando bórax y alcohol polivinílico (PVA), con el objetivo de observar la influencia de la estequiometría en la formación de polímeros.

Primero, calentamos 250 mL de agua a 50 °C y disolvimos bórax en ella, asegurando una solución homogénea. Luego, preparamos tres mezclas de PVA con concentraciones de 2 g, 4 g y 6 g, calentándolas a 85 °C para su disolución completa.

Cada solución de PVA se combinó con la de bórax, observando variaciones en la consistencia y viscosidad del slime. Las muestras con menor concentración de PVA eran más fluidas, mientras que las de mayor concentración resultaron más firmes y elásticas. Esto evidenció cómo la proporción de reactivos influye en la formación de redes poliméricas.

Para diferenciar las muestras, agregamos colorante y realizamos una prueba con una varilla de vidrio para evaluar la elasticidad y comportamiento mecánico del slime. Se observó que la resistencia y textura dependían de la cantidad de PVA utilizada.

Este experimento permitió visualizar la relación entre las proporciones de reactivos y las propiedades del producto final, destacando el papel de la estequiometría en la química de materiales.

 

 2.    Tablas 

   Las imágenes no cargan bien en las tablas, están en este enlace:



Preparación de la solución de borax                             

Masa del bórax (g)

1

Registro fotográfico solución bórax

Pureza del reactivo bórax (%)

100

 



Masa molar del bórax (g/mol)

291.35 g/mol [1]

Color, textura

 Incoloro y sin una textura pronunciada

Volumen de agua a calentar (mL)

 60ml

Tiempo de disolución (min)

 1:37

¿Partículas insolubles?

si


 

Registro sobre el pva   

 

Pureza del reactivo (%)

95%

Registro fotográfico PVA

Masa molar del PVA (g/mol)

44,05 g/mol.

 

Densidad (g/mL)

19 g/ml

Color, textura

Incoloro, sin olor y transparente

 

Registro de soluciones de PVA

Muestra

Masa beaker vacío (g)

Masa PVA

Tiempo de disolución (min)

Estado final

Registro fotográfico 

 (g)

(Homogéneo/Sí/No)

1

51,6 g

2 g

12:11

Si

 




2

51,6 g

4 g

13:43

Si

3

51,6 g

6 g

10:28

Si

¿



Determinación de masa final


Muestra  

Masa total  

Masa slime (g) 

Masa slime (Kg) 

Registro fotográfico

Beaker + slime (g) 





 


1 

  94,1

 42,5

  0,0425

2 

  96,29

 44,69 

  0,04469

3 

  98,83

 47,23 

 0,04723

 

Preparación del slime


Muestra 

Volumen de PVA (mL)

Volumen solución de bórax (mL)

Observación

Registro fotográfico

1

60ml

12ml

La muestra era mucho menos elástica, se rompía con facilidad y era menos viscosa y poco densa







 

2

60ml

12ml

La muestra era medianamente elástica, menos viscosa y más densa

3

60ml

12ml

La muestra era elástica, mucho menos pegajosa, más viscosa y mucho mas densa

 

    Viscosidad dinámica 
Muestra w del slime Densidad (kg/m3)*Tiempo (t1) (s)Altura (h1) (m)Registro fotográfico
W = masa (kg). 9,8 m/s2*Asuma el volumen de la solución
1141,022 W6258s en tocar fondo0,355 m 
2698.240s en tocar fondo0,406 m
3828.59300s no tocó fondo 0,473 m
Radio varilla (m)7,45mm = 0,00075m
Masa varilla 0.01439 Kg 

Apariencia


Muestra 

Color

Transparencia

Textura

Registro fotográfico

1

amarillo

si

muy aguado, poco viscoso y poco pegajoso





 

2

rojo

si

pegajoso, estable, viscoso y no aguado

3

marrón

no

muy pegajoso, muy viscoso, podía adoptar mucha dureza

 

3.    Cálculos teóricos

Muestra 

Masa teórica 

Masa experimental 

Rendimiento (%)

Posibles errores

(g)

(g)

1

            73,009 g

 47,5 g

 64.38%

 

2

            73,009 g

 44, 69 g

 60.27%

 

3

            73,009g

 47,23 g

 64.38%

 


 Posibles errores:

  •  Haber tomado la solución de PVA como 100%, esto ya que el empaque nunca nos dio información
  • Habernos equivocado y poner un poco más o poco menos de agua
  • No haber puesto la temperatura que nos pidieron de forma constante, con el fin de ahorrar tiempo
  • Utilizar algunos elementos sucios


 




 

 4.    Resultados 

Slime de 2g:    Como se puede observar, el slime formado es muy líquido al presentar alta acuosidad y baja viscosidad; no mantiene su forma y gotea con facilidad por los dedos. Además, no se pega eficientemente a las superficies. Todo lo mencionado anteriormente puede deberse a un bajo contenido de PVA, lo que no produce una red polimérica.

Slime de 4g:    La muestra tenía una moderada elasticidad en la que se podía alargar hasta un cierto punto antes de que se rompiera. A diferencia de la muestra anterior, la presentaba mayor viscosidad y resistencia al flujo. Además, también su densidad fue mayor, por ende, el agua se almacenaba de forma más eficiente y compacta. Estos cambios en sus grados se debieron a un contenido promedio de PVA. 

Slime de 6g:    La muestra tenía una elasticidad muy reducida, lo que hacía que se rompiera con facilidad al intentar estirarla. En comparación con las muestras anteriores, era mucho más viscosa, presentando una textura espesa. Además, su densidad era mucho más alta. También, era mucho más pegajosa que las anteriores mezclas.

 5.    Preguntas

1. Fluido no newtoniano

 

Un fluido no newtoniano no sigue la ley de viscosidad de Newton, lo que significa que su viscosidad varía en función del esfuerzo cortante o la deformación aplicada. En el caso del slime, esto se manifiesta como un comportamiento viscoelástico:

  • Se comporta como un sólido bajo una presión rápida (por ejemplo, al estirarlo bruscamente).
  • Se comporta como un líquido bajo una presión lenta [6].

 

2. Solución acuosa de bórax a 50°C

  • Razón de la temperatura: El bórax (tetraborato de sodio) tiene una mayor solubilidad en agua caliente. A 50°C, se disuelve eficientemente, formando iones borato (B₄O₇²⁻), que son esenciales para la reticulación del PVA [2].
  • Efecto de la temperatura:
    • Temperaturas menores a 50°C: Disminuye la solubilidad del bórax, reduciendo la concentración de iones borato y generando un slime menos elástico.
    • Temperaturas mayores a 50°C: Puede provocar la evaporación del agua y acelerar reacciones secundarias, alterando la proporción de reactivos. [2]

 

3. Función y riesgos del bórax

  • Función: Actúa como agente reticulante, formando puentes entre las cadenas de PVA mediante enlaces de hidrógeno y covalentes, otorgando estructura al slime. [2]
  • Riesgos:
    • Puede causar irritación dérmica y ocular.
    • Su toxicidad por ingestión o inhalación puede generar náuseas o daño renal en dosis elevadas. [2]
  • Alternativas al bórax:
    • Soluciones salinas con ácido bórico (usadas en soluciones para lentes de contacto).
    • Bicarbonato de sodio + solución salina.
    • Goma guar con activadores iónicos. [2]

 

4. Calentamiento del PVA a 85°C

  • Propósito: El alcohol polivinílico (PVA) requiere calor para disolverse completamente en agua, ya que esto rompe su estructura cristalina y permite formar una solución homogénea y viscosa. [4]
  • Características de la solución:
    • Alta viscosidad (>1000 mPa·s).
    • Transparencia óptica.
    • Estabilidad térmica: hasta aproximadamente 85°C [4].

 

5. Función del PVA y alternativas

  • Función en la reacción: Proporciona la matriz polimérica que interactúa con el bórax.
  • Función en la estructura: Aporta elasticidad y resistencia mecánica al slime. [4]
  • Alternativas al PVA:
    • Almidón modificado.
    • Carboximetilcelulosa (CMC).
    • Poliacrilato de sodio (presente en pañales absorbentes). [4]

 

6. Rol del agua en el slime

  • Características que aporta:
    • Plasticidad: Actúa como plastificante, reduciendo la rigidez del slime.
    • Control de viscosidad:
      • Mayor cantidad de agua = menor viscosidad.
      • Menor cantidad de agua = mayor viscosidad y elasticidad.
  • Comparación de tipos de slime según el contenido de agua:
    • Slime con más agua: Textura más líquida y menos elástica (ejemplo: slime tipo "fluffy").
    • Slime con menos agua: Mayor viscosidad y elasticidad (ejemplo: slime tipo "butter"). [5]

 

7. Viscosidad

  • Definición: La viscosidad (η) es la resistencia de un fluido a fluir. Se expresa como:
  • η = Esfuerzo cortante/Tasa de deformación
  • η=Tasa de deformación /Esfuerzo cortante​
  • Unidades: Pascales-segundo (Pa·s). [6]

 

6.    Conclusiones

Mientras más porcentaje de PVA haya en la solución, se darán estos tres cambios: más denso, más pegajoso y más viscoso. Esto puede ser dicho como que: El contenido de PVA es directamente proporcional con la viscosidad, la densidad y la pegajosidad.

 

Teóricamente, se da mucha más cantidad de slime. Esta diferencia puede deberse por errores humanos, como suciedad en los beakers, revolver de manera distinta, evaporación del agua, adherencia a los materiales (en este caso, a la varilla) entre otros.

 

 

 

 

7.    Bibliografía 

[1] (Galvanoquimica)
https://galvanoquimica.com.mx/producto/53/borax-pentahidratado

 

[2]  (Springer Nature link,1998)

https://www.semanticscholar.org/paper/1ce0e6b9f43afcadd96cbc2f56e4f83b396c3fc3

 

[4]  (Taylor and Francis, 2021)

https://www.semanticscholar.org/paper/a35c236360767b9e9e21667d408829d47a6a276b

 

[5] Li, B., Liu, S., Fan, M. et al. Interfacial water at the low-rank coal surface: an experiment and simulation study. Theor Chem Acc 137, 81 (2018). https://doi.org/10.1007/s00214-018-2260-x

 

[6]   (SemanticScholar,2013)

https://www.semanticscholar.org/paper/0c15d1263c32f517829b118477503beb91a82801

DOI: 10.3933/APPLRHEOL-24-14578

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