Informe De Conductividad

INTRODUCCIÓN

Las determinaciones de la conductividad reciben el nombre de determinación conducto métricas. Estas determinaciones tienen una cantidad de aplicaciones.

En primer lugar, la conductividad de las soluciones desempeña un importante papel en las aplicaciones industriales de la electrólisis, ya que el consumo de energía eléctrica en la electrólisis depende en gran medida de ella.

Las determinaciones de la conductividad se usan ampliamente en los estudios de laboratorios. Así, se las puede usar para determinar el contenido de sal de varias soluciones durante la evaporación del agua (por ejemplo en el agua de calderas o en la producción de leche condensada). Las basicidades de los ácidos pueden ser determinadas por mediciones de la conductividad.

El método conductimétrico puede usarse para determinar las solubilidades de electrólitos escasamente solubles y para hallar concentraciones de electrólitos en soluciones por titulación.

La base de las determinaciones de la solubilidad es que las soluciones saturadas de electrólitos escasamente solubles pueden ser consideradas como infinitamente diluidas. Midiendo la conductividad específica de semejante solución y calculando la conductividad equivalente según ella, se halla la concentración del electrolito, es decir, su solubilidad.

Un método práctico sumamente importante es el de la titulación conducto métrica, o sea la determinación de la concentración de un electrolito en solución por la medición de su conductividad durante la titulación. Este método resulta especialmente valioso para las soluciones turbias o fuertemente coloreadas que con frecuencia no pueden ser tituladas con el empleo de indicadores.

RESUMEN

El presente informe tiene como objetivo, determinar la conductividad de algunas soluciones acuosas de electrolitos fuertes y débiles.

La práctica se llevó a cabo bajo las siguientes condiciones: una presión de 756 mmHg, una temperatura de 230 C y un porcentaje de humedad del 92%.

Se prepara una solución de KCl y soluciones de HCl y CH3COOH a diferentes concentraciones, se valora cada una de estas soluciones con una solución de NaOH previamente valorada con biftalato de potasio. Luego, para poder medir la conductividad eléctrica de cada solución se calibra el instrumento, luego se procede a medir la conductividad de las diluciones preparadas.

Por último se mide de la conductividad de la solución de KCl, el cual se utiliza para hallar la constante de celda.

Realizando los cálculos requeridos, se halla la constante de ionización del ácido acético que resulta, por promedio, ser 1.48 x 10-5 y conociendo el valor teórico, 1.75x 10-5, se calcula el porcentaje de error que resulta ser del 15.43%.

Se determina la conductividad equivalente a dilución infinita experimental para el HCl a través de una gráfica, su valor es de 511.1 S.cm2/eq, asimismo se halla su valor teórico, 440.11S.cm2/eq, a todo esto le corresponde un porcentaje de error del 18.89%.

PRINCIPIOS TEÓRICOS

CONDUCTANCIA ELÉCTRICA.

La conductancia eléctrica puede clasificarse según los siguientes tipos:

• Conductancia Metálica, la cual es el resultado de la movilidad de los electrones. Los conductores metálicos se debilitan a temperaturas elevadas ya que es más difícil para los electrones atravesar la estructura cristalina cuando los elementos que forman la estructura están en un movimiento térmico más activo.

• Conductancia Electrolítica, la cual es el producto de la movilidad de los iones. Los conductores electrolíticos se vuelven mejores conductores al elevarse la temperatura, ya que los iones pueden moverse a través de la solución más rápidamente a temperaturas más elevadas cuando la viscosidad es menor y hay menos solvatación de los iones.

• Semiconductores, son los sólidos que contienen iones junto con vacíos iónicos, los cuales se mueven bajo la influencia de un campo. Los vacíos iónicos, en la estructura cristalina, se llaman huecos. Cuando se llena un hueco con un ion, se crea otro hueco en otra posición, y de este modo, el hueco se mueve y contribuye a la conductividad del sólido. Los semiconductores se vuelven mejores conductores a temperaturas más altas, en donde más cantidad de iones tienen la energía de activación necesaria para moverse a otra posición dentro de la estructura. La conductancia de los semiconductores aumenta exponencialmente con la temperatura absoluta.

• Conductancia eléctrica en los gases, por medio de iones gaseosos y electrones.

La resistencia R de un conductor uniforme es directamente proporcional a su longitud l e inversamente proporcional a la superficie de su sección A.

y

La constante de proporcionalidad r, se define como resistencia específica, y es la resistencia que opondría un cubo del material, que midiera un centímetro por lado. En la proximidad del cero absoluto, la resistencia de los metales se vuelve extremadamente baja.

Al tratar con soluciones de electrolitos, se suele emplear la conductancia específica k, es decir, el valor recíproco de la resistencia específica. De este modo:

CONDUCTANCIA EQUIVALENTE.

Para poder representar la conductancia del peso equivalente de un electrolito es conveniente introducir el término conductancia equivalente.

La conductancia equivalente л, se obtiene multiplicando la conductancia específica k por el volumen V en mililitros, que contenga un equivalente– gramo del soluto, es decir, por 1000/C, donde C es el número de equivalentes–gramo por litro.

Como 1000/C tiene las unidades de cm3 equiv-1 y k tiene las unidades de ohmio-1 cm -1, la conductancia equivalente tiene las unidades de cm2 equiv-1 ohmio-1.

El significado de la conductancia equivalente puede captarse, imaginando una celda de 1 cm cuadrado y de una altura indefinida. Dos de las paredes opuestas son de metal y actúan como electrodos. Cuando se llena la celda a una altura de 1 cm, el valor recíproco de la resistencia es la conductividad específica. Cuando se llena la celda con un volumen V determinado, de solución que contenga 1 equivalente-gramo de un electrolito disuelto, la solución alcanzará una altura de V centímetros en la celda, y el valor reciproco de la resistencia medida será la conductancia equivalente.

IONIZACION DE LOS ELECTROLITOS DEBILES.

Arrhenius sugirió que el grado de disociación de un electrolito débil, como el ácido acético, podría calcularse basándose en la conductancia ya medida del electrolito y en la conductancia equivalente a dilución infinita. Si el cambio en la conductancia de los iones a causa de la concentración, se considera despreciable y se supone que la única influencia de la dilución sobre la conductancia equivalente de un electrolito débil consiste en el aumento de la disociación de los iones. El electrolito no disociado, no tiene conductancia porque no esta cargado. Si en la solución se tiene 1 equivalente de electrolito, habrá α equivalentes de cada ion.

Aunque esta ecuación es satisfactoria para los electrolitos débiles, no puede aplicarse a los electrolitos fuertes en los cuales la disociación es prácticamente completa. El cambio en la conductancia equivalente de los electrolitos fuertes causada por la concentración, se debe a un cambio en la velocidad de los iones.

El equilibrio o la constante de ionización K se obtiene por la ecuación:

La constante de ionización calculada de esta manera, no es independiente de la concentración, lo cual se debe a que se han suprimido los coeficientes de actividad así como la relación entre la conductancia iónica y la concentración.

TABULACIÓN DE DATOS Y RESULTADOS

Tabla N0 1: Condiciones del laboratorio.

Presión Temperatura Humedad

756 mmHg 23° C 96 %

Tabla N0 2: Valoración del NaOH con Biftalato de Potasio.

Peso del Biftalato de potasio 0.2009g

Volumen de NaOH 9.9 ml

Normalidad Corregida 0.0994 eq/L

Tabla N0 3: Valoración de las soluciones de CH3COOH con NaOH.

Solución

Volumen gastado de Alícuota (ml) Volumen de NaOH (ml) Normalidad corregida de CH3COOH

CH3COOH 0.05 N 21.7 10 0.04581

Tabla N0 4: Valoración de las soluciones de HCl con NaOH.

Solución

Volumen gastado Alícuota (ml) Volumen de NaOH (ml) Normalidad corregida de HCl

HCl 0.05 N 19.8 10 0.05020

Tabla N0 5: preparación de soluciones HCl y CH3COOH

Normalidad HCl(ml) CH3COOH(ml)

0.01 49.8 54.59

0.002 9.96 10.92

0.00064 3.19 3.49

Tabla N0 6: Concentraciones y conductividad de las soluciones.

Solución Conductividad (μs)

CH3COOH (0.01 N) 166.2

CH3COOH (0.002 N) 75.6

CH3COOH (0.00064 N) 41.5

HCl (0.01 N) 2930

HCl (0.002 N) 788

HCl (0.00064 N) 261

Tabla N0 7: Concentraciones, conductividad específica y equivalente de las soluciones.

Solución N (eq/L) K (S/cm)  (Sxcm-1xeq-1)

CH3COOH (0.01 N) 0.01 160.53 16.053

CH3COOH (0.002 N) 0.002 73.022 36.511

CH3COOH (0.00064 N) 0.00064 40.085 62.6326

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