Conductividad En Liquidos

UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR

FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA

ESCUELA DE INGENIERIA QUÍMICA

LABORATORIO DE ELECTROQUIMICA

PRÁCTICA Nº 5

CONDUCTIVIDAD EN LIQUIDOS

Integrantes: Grupo N°:

Cruz Evelin

Galarza Andrea

Gualpás Gabriela

Ramos Cristian

Sigcha Alejandra

Ayudante de cátedra: Gabriela Pérez

Fecha de entrega del informe: 2013-06-21

Quito-Ecuador

RESUMEN

Se determinó el factor de forma de una celda construida, se analizó el comportamiento de la conductividad a diferentes soluciones a distintas concentraciones.

Se preparó electrolitos a varias concentraciones; se procedió a medir sus respectivas propiedades electroquímicas. En el segundo ensayo se realizó interconexiones necesarias, donde se tomó datos de su amperaje y voltaje para la solución problema.

Se obtuvo las curvas de conductividad para cada electrolito determinando así que solución fue más propicia para conducir electricidad.

Se concluyó que mientras una solución es más concentrada la conductividad aumenta.

DESCRIPTORES: CONDUCTIVIDAD/TEMPERATURA/CONCENTRACION/FACTOR_GEOMETRICO_DE_CELDA.

UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR

ESCUELA DE INGENIERÍA QUÍMICA

CONDUCTIVIDAD EN LIQUIDOS

1. OBJETIVOS

1.1. Determinar el factor deforma de una celda construida

1.2. Analizar el comportamiento de la conductividad de diferentes soluciones a distintas concentraciones.

2. TEORÍA

2.1. Conducción eléctrica y tipos de conductores

“Un conductor eléctrico es un material que ofrece poca resistencia al movimiento de carga eléctrica.

Fig 2.1-1

Conductor Eléctrico

La conducción eléctrica es el movimiento de partículas eléctricamente cargadas a través de un medio de transmisión(conductor eléctrico). El movimiento de las cargas constituye una corriente eléctrica. El transporte de las cargas puede ser a consecuencia de la existencia de un campo eléctrico, o debido a un gradiente de concentración en la densidad de carga, o sea, por difusión. Los parámetros físicos que gobiernan este transporte dependen del material en el que se produzca.

La conducción en metales y resistencias está bien descrita por la Ley de Ohm, que establece que la corriente es proporcional al campo eléctrico aplicado. Se calcula la conductividad σ para caracterizar la facilidad con la que aparece en un material una densidad de corriente (corriente por unidad de área) j, definida como:

j = σ E Ec. 2.1-1

o por su recíproco la resistividad ρ:

j = E / ρ Ec. 2.1-2

Los conductores eléctricos son materiales que presentan una resistencia baja al paso de la electricidad. Existen distintos tipos de conductores, que pueden dividirse en dos grandes grupos:

De alta conductividad:

Plata: este es el material con menor resistencia al paso de la electricidad pero al ser muy costoso, su uso es limitado. La plata se halla en la naturaleza en forma de cloruros, sulfuros o plata nativa. Este material se caracteriza por ser muy dúctil, maleable y no muy duro y fácil de soldar. Es utilizado en fusibles para cortocircuitos eléctricos porque es muy preciso en la fusión, es inoxidable y posee una conductividad sumamente alta. También se lo usa en contactos de relevadores o interruptores para bajas intensidades por su elevada conductividad térmica y eléctrica. La plata también es usada en instrumentos eléctricos de medicina como por ejemplo el termocauterio.

Fig. 2.1-2

Plata

Cobre: este es el conductor eléctrico más utilizado ya que es barato y presenta una conductividad elevada. Este material se encuentra en la naturaleza de manera abundante, en forma de sulfuros, carbonatos, óxidos y en muy pocos casos se halla el cobre nativo. Se caracteriza por ser dúctil y maleable, sencillo de estañar y soldar y es muy resistente a la tracción. Para mejorar sus cualidades mecánicas, el cobre es fusionado con bronce y estaño.

Fig.2.1-3

Cobre

Aluminio: este ocupa el tercer puesto por su conductividad, luego de los dos anteriores. Su conductividad representa un 63% de la del cobre pero a igualdad de peso y longitud su conductancia es del doble. El aluminio se encuentra en grandes cantidades y se lo extrae de un mineral llamado bauxita. Se caracteriza por no ser muy resistente a la tracción, ser más blando que el cobre y no es fácil de soldar. A pesar de esto, al ser dúctil permite ser trabajado por estirado, laminado, forjado, hilado y extrusión. Para mejorar la resistencia mecánica del aluminio se le agrega magnesio, hierro o silicio.

Fig. 2.1-4

Aluminio

De alta resistividad:

Aleaciones de cobre y níquel: estas presentan una resistencia al paso de corriente eléctrica relativamente baja y una fuerza electromotriz elevada en relación al cobre. El níquel representa el 40% y el cobre el 60% restante y es una aleación que no resulta útil para instrumentos de medida de precisión, a pesar de que su coeficiente de temperatura es bajo. Sin embargo, este se puede incrementar añadiéndole zinc.

Aleación de cromo y níquel: estas se caracterizan por presentar coeficientes bajos de temperatura, un coeficiente de resistividad mayor y una fuerza electromotriz pequeñas con respecto al cobre. Debido a que el conductor está cubierto por una capa de óxido que lo protege del ataque del oxígeno, resulta útil para trabajar a temperaturas que superen los 1000° C.

Fig.2.1-5

Aleación de Cobre y Níquel

Los conductores de alta resistividad se caracterizan entonces por perdurar con el paso del tiempo, contar con un punto de fusión elevado, ser fáciles de soldar, ser dúctiles y maleables. Además, su fuerza electromotriz es menor a la del cobre, son resistentes a la corrosión y presentan un coeficiente térmico de conductividad bajo.”(1)

2.2. Mecanismos de conducción y teorías

“Los semiconductores son el silicio (Si) y el germanio (Ge) que son elementos ubicados en el grupo IV del sistema periódico.

Se le llama así al cristal del semiconductor que es químicamente puro, y que además no presenta defectos en su red cristalina. A 0°k no existen portadores de carga libres, y el semiconductor se comporta como un aislante, pero al incrementarse la temperatura empiezan a generar pares electrón - hueco.

Estos pares electrón - hueco se generan al romperse los enlaces entre los átomos. Igualmente puede ocurrir aniquilaciones de pares electrón hueco cuando un electrón de la banda de conducción hace una transición a la banda de valencia y ocupa un estado vacío (hueco), este proceso es denominado recombinación.

En la siguiente figura se muestra lo descrito anteriormente con un modelo de enlace covalente para el silicio:

2.2.1 Mecanismo de conducción Intrínseca

Al aplicarle a la una muestra semiconductora una excitación externa, se logra un flujo ordenado de los electrones y de los huecos.

Son los electrones libres los que realmente se mueven, pero el sentido de la corriente eléctrica, por convenio, se toma sentido contrario.

Fig.2.2.1-1

El semiconductor intrínseco bajo la influencia de un campo externo.

2.2.2 Mecanismo de conducción Extrínseca

El semiconductor extrínseco se obtiene de mezclarlo con elementos del grupo IIIA o VA del sistema periódico. A este proceso se le denomina dopaje del semiconductor extrínseco.

El dopaje con elementos del grupo IIIA del sistema periódico se hace regularmente con aluminio (Al), con galio (Ga) o con indio (In). Estas impurezas aportan tres electrones para lograr los enlaces, por eso se denominan aceptores. Los semiconductores dopados con estos elementos reciben el nombre de " Material tipo p " y en ellos existen más huecos que electrones.

Al establecer un campo eléctrico en una muestra de este tipo, son los huecos los que funcionan como puente para los electrones que se desplazan de la región de menor potencial a la de mayor potencial dando origen a la corriente eléctrica.

El dopaje con elementos del grupo VA del sistema periódico se hace regularmente con fósforo (P), con antimonio (Sb) o con arsénico (As). Estas impurezas aportan cuatro electrones para formar los enlaces, por eso se denominan dadores. Los semiconductores dopados con estos elementos reciben el nombre de " Material tipo n " y en ellos existen más electrones que huecos.

Los materiales de este tipo se comportan como los metales, pues requieren de poca energía para conducir corrientes eléctricas, esto se debe al exceso de electrones provocado por las impurezas.

Tanto en el proceso intrínseco como en el extrínseco, no intervienen los cambios de la temperatura porque, como ya se ha dicho, existe un exceso de portadores en los materiales dopados y esto hace que la resistividad sea baja comparada con la del material intrínseco.”(2)

2.3. Resistencia y resistividad

2.3.1 Resistividad

“Todas las sustancias se oponen en mayor o menor grado al paso de la corriente eléctrica, esta oposición es a la que llamamos resistencia eléctrica. Los materiales buenos

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