Universidad Nacional del Callao
Fisicoquímica II
Facultad de Ingeniería Química
CONDUCTIMETRÍA I.
II.
OBJETIVOS
Determinar los sólidos totales
Determinar el punto de equivalencia de:
Base fuerte – acido fuerte
Base fuerte – acido débil
Base fuerte – acido fuerte y acido débil
MARCO TEORICO Las valoraciones Conductimétricas consisten en medir las variaciones de la conductividad iónica de la disolución de un electrolito cuando se añade sobre ella la de otra con la que reaccione. Antes del punto de equivalencia las variaciones de conductividad dependen de la reacción química que tenga lugar. Después del punto de equivalencia las variaciones de conductividad son producidas por el exceso de reactivo que queda sin reaccionar y que aporta nuevos iones. Se necesitan tres o cuatro medidas antes y después del punto de equivalencia para definir una "curva" de valoración. El ponto de de corte de ambas rectas (una (una antes y otra después después del punto de equivalencia) coincide con el punto punto final de la valoración. Por tanto, las valoraciones Conductimétricas se basan en la sustitución de unos iones por otros de distinta conductividad y esto es lo que realmente condiciona la forma de las curvas.
VARIACIÓN DE LA CONDUCTIVIDAD CON LA CONCENTRACIÓN La conductancia molar depende de la concentración del electrolito. Sería independiente de la misma si la conductividad fuese directamente proporcional a la concentración, pero esto
Universidad Nacional del Callao
Fisicoquímica II
Facultad de Ingeniería Química no es así debido a que la interacción entre los iones es disociativa a concentraciones bajas y asociativas a concentraciones altas. En la Fig. 2 se muestra la variación de la conductividad con la concentración para distintos electrolitos. El comportamiento general es el mismo para todos los electrolitos. Existe un aumento inicial de la conductividad a medida que aumenta la concentración hasta un valor máximo, lo que se explica por existir un mayor número de iones dispuestos para la conducción.
Figura 2. Variación de la conductividad con la concentración para distintos electrolitos
TITULACIONES CONDUCTIMÉTRICAS Las valoraciones Conductimétricas se basan en la medida del cambio de la conductancia de una disolución a medida que se agrega el reactivo valorante. La conductancia de una disolución varía, entre otros factores, con el número, tamaño y carga de los iones, por lo que iones diferentes contribuirán en forma diferente a la conductancia de una disolución. De esta manera, durante una valoración, la sustitución de algunas especies iónicas por otras producirá un cambio en la conductancia, el cual puede ser ventajosamente aprovechado para determinar el punto final de una valoración. En las valoraciones Conductimétricas, la conductancia de la disolución a valorar se mide luego de la adición de cantidades determinadas de reactivo valorante. Si se grafican los valores de conductancia en función del volumen de valorante agregado, se obtendrán dos rectas de pendientes diferentes, de cuya intersección se podrá obtener el punto final de una valoración.
Universidad Nacional del Callao
Fisicoquímica II
Facultad de Ingeniería Química
a. ÁCIDO FUERTE – BASE FUERTE La reacción que tiene lugar es:
Cl
H
NaOH
Cl
Na
H 2 O
Inicialmente la conductividad de la disolución ácida es grande porque los iones H
+
tienen una movilidad muy alta. Conforme se va produciendo la neutralización, los +
–
iones H que por cada OH añadido, desaparecen, se cambian por Na
+
con una
movilidad menor, con lo que la conductividad disminuye lentamente. –
Alcanzado el punto de equivalencia, la concentración de OH empieza a aumentar conforme se va añadiendo sosa y con ella la conductividad. En consecuencia, representando la conductividad frente al volumen de hidróxido añadido, deben obtenerse dos rectas cuyo punto de intersección es el punto de -
+
equivalencia. Puesto que la movilidad de los iones OH es menor que la de los H , la pendiente de la segunda recta será menor en valor absoluto.
b. ÁCIDO DÉBIL – BASE FUERTE
CH 3COOH
NaOH
CH 3 COO
Na
H 2 O
En este caso, inicialmente, la ionización es muy pequeña, por lo que la conductividad +
es baja. Esto es porque aunque los iones H tienen mucha movilidad, hay muy pocos. Al añadir hidróxido se van añadiendo iones sodio con lo que la conductividad aumenta -
lentamente. Sobrepasado el punto de equivalencia, la disolución incorpora iones OH , lo que se traduce en un aumento brusco de la conductividad.
Universidad Nacional del Callao
Fisicoquímica II
Facultad de Ingeniería Química
Volumen de NaOH añadido
INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA
La conductividad de una disolución a una concentración electrolítica determinada cambia con la temperatura. La relación entre el cambio en la conductividad en función de la temperatura se describe en términos del coeficiente de temperatura para la disolución. Estos coeficientes de temperatura varían con la naturaleza y concentración del electrolito, como se deduce de la Tabla 1. Usualmente, los conductímetros tienen la capacidad de compensar electrónicamente las medidas por los cambios de temperatura. Esta compensación puede realizarse manualmente o estar fija en un valor usual (p.ej. 2.1%), dependiendo del equipo. Por definición, un valor de conductividad compensado por cambio de temperatura es la conductividad que tendría la disolución a la temperatura de referencia (que puede ser distinta de la temperatura de trabajo). Esta temperatura de referencia puede ser 20 o 25ºC, y cuanto más cercana sea la temperatura de medida a la temperatura de referencia, menor será el error cometido.
Universidad Nacional del Callao Facultad de Ingeniería Química
III.
MATERIALES Y REACTIVOS Materiales
Bureta
Soporte Universal
Vaso de precipitados
Probeta
Conductímetro digital
Piceta
Reactivos
Agua destilada
Agua de caño
Solución de salmuera
Solución de HCl
Solución de ácido acético
Hidróxido de Sodio
Fisicoquímica II
Universidad Nacional del Callao
Fisicoquímica II
Facultad de Ingeniería Química
IV.
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL En esta experiencia lo que haremos será hallar la conductividad de una sustancia y las ppm de sólidos existentes en ella.
1. ANÁLISIS DE CONDUCTIVIDAD - DETERMINACIÓN DE SÓLIDOS TOTALES
Agua destilada En una probeta se agregó 500ml de agua destilada, luego se coloca el sensor del Conductímetro tapándolo totalmente con el agua, podemos leer la conductividad de esta sustancia y además leeremos las partes por millón de sólidos existentes en dicha sustancia.
Agua de caño En una probeta se agregó 500ml de agua de caño, luego se coloca el sensor del Conductímetro tapándolo totalmente con el agua, podemos leer la conductividad de esta sustancia y además leeremos las partes por millón de sólidos existentes en dicha sustancia.
Salmuera En una probeta se agregó 100ml de salmuera, luego se coloca el sensor del Conductímetro tapándolo totalmente con la sustancia, podemos leer la conductividad de esta sustancia y además leeremos las partes por millón de sólidos existentes en dicha sustancia.
Universidad Nacional del Callao
Fisicoquímica II
Facultad de Ingeniería Química
2. VALORACIONES CONDUCTIMÉTRICAS
Acido fuerte – Base fuerte (HCl-NaOH) En una probeta se agregó 100ml de HCl y se toma la lectura del Conductímetro
tanto en μs (conductividad) como en ppm (cantidad de sólidos), luego se le agrega 1ml de NaOH 0,1N (Valoración) y se toma la lectura repetir este proceso de agregar 1ml de NaOH 17 veces y tomar la lectura en cada uno de los casos.
Base fuerte – Acido débil (HCl –CH3COOH) En una probeta se agregó 100ml de CH 3COOH y se toma la lectura del
Conductímetro tanto en μs (conductividad) como en ppm (cantidad de sólidos), luego se le agrega 1ml de NaOH 0,1N (Valoración) y se toma la lectura repetir este proceso de agregar 1ml de NaOH 17 veces y tomar la lectura en cada uno de los casos.
Acido fuerte, Acido débil- Base fuerte En una probeta se agregó 50ml de CH 3COOH mas 50 ml de HCl y se toma la lectura
del Conductímetro tanto en μs (conductividad) como en ppm (cantidad de sólidos), luego se le agrega 1ml de NaOH 0,1N (Valoración) y se toma la lectura repetir este proceso de agregar 1ml de NaOH 17 veces y tomar la lectura en cada uno de los casos.
Universidad Nacional del Callao
Fisicoquímica II
Facultad de Ingeniería Química
V.
CALCULOS Y RESULTADOS 1. SOLIDOS TOTALES
Agua de caño : 397ppm
Agua destilada : 3.82ppm
Salmuera
: 5.36 gm
2. VALORACIONES CONDUCTIMÉTRICAS
Acido fuerte – base fuerte
Vg NaOH (ml)
0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Conductividad eléctrica (µS/cm) 4040 3640 3230 2867 2484 2127 1779 1457 1108 1062 1503 1729 1964 2173 2403 2647 2881
Universidad Nacional del Callao
Fisicoquímica II
Facultad de Ingeniería Química
Conductividad Vs Volumen gastado (NaOH)
El punto de inflexión muestra el punto de equivalencia
Calculando la concentración del acido
Universidad Nacional del Callao
Fisicoquímica II
Facultad de Ingeniería Química
Acido fuerte – base fuerte
Vg NaOH (ml)
Conductividad eléctrica (µS/cm)
0 210.4 1 185.1 1 249.5 1 337 1 412 1 494.4 1 582 1 625 1 734 1 824 1 908 982 1 1 1141 1 1362 1 1552 1 1790 1 1999 1 2236 Conductividad Vs Volumen gastado (NaOH)
Universidad Nacional del Callao
Fisicoquímica II
Facultad de Ingeniería Química El punto de inflexión muestra el punto de equivalencia
Calculando la concentración del acido
Acido fuerte, acido débil – base fuerte
Vg NaOH (ml)
Conductividad eléctrica (µS/cm)
0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2003 1603 1222 881 673 688 750 835 916 1000 1105 1321 1600 1798 1998 2236 2435 2657
Universidad Nacional del Callao
Fisicoquímica II
Facultad de Ingeniería Química
Conductividad Vs Volumen gastado (NaOH)
El punto de inflexión muestra el punto de equivalencia, como usamos la mezcla de un acido débil y un acido fuerte en la grafica se presentara dos puntos de inflexión. El primero es para el acido débil y el segundo para el acido fuerte
Calculando la concentración del acido débil
Calculando la concentración del acido fuerte
Universidad Nacional del Callao
Fisicoquímica II
Facultad de Ingeniería Química
3. CONCLUSIONES
En la determinación de sólidos totales se concluye que la salmuera tiene mayor cantidad de sólidos disueltos.
En la titulación Acido fuerte – base fuerte, conforme se va produciendo la neutralización, los iones H+ que por cada OH – añadido, desaparecen, se cambian por Na+ con una movilidad menor, con lo que la conductividad disminuye lentamente.
En la titulación Acido débil – base fuerte, Sobrepasado el punto de equivalencia, la disolución incorpora iones OH-, lo que se traduce en un aumento brusco de la conductividad. Al añadir hidróxido se van añadiendo iones sodio con lo que la conductividad aumenta lentamente. Sobrepasado el punto de equivalencia, la disolución incorpora iones OH-, lo que se traduce en un aumento brusco de la conductividad.
Como se comentó previamente, las medidas Conductimétricas rara vez se utilizan para medir la concentración de un determinado electrolito. Por el contrario, resultan útiles para medir la concentración total de electrolitos.
4. RECOMENDACIONES
Colocar el sensor de Conductímetro correctamente es decir tapando todos los agujeros para tener una buena lectura.
Mezclar bien al momento de valorar los ácidos con la base fuerte para obtener mejores resultados.
5. BIBLIOGRAFIA
“MANUAL DEL CONDUCTÍMETRO ORION, MODELO 105”, Anónimo, 44pp (1996).
P.W.ATKINS: Fisicoquímica; Addison – Wesley - Iberoamericana. Tercera Edición
GASTON PONS MUZZO Fisicoquímica, sexta edición
