electroquimica informe

UMS A FACULTA FACULTAD DE INGENIERIA INGENIER IA AREA DE QUIMICA LABORATORIO DE QUIMICA GENERAL

QMC-100-L SEM. 2/2015

DOCENTE: ING. ESPERANZA DIAZ ESTUDIANTE: UNIV.CHRYSTIA UNIV.CHRYSTIAN N TUCO TRIGUERO CARRERA: INGENIERIA CIVIL GRUPO:

O!

PRACTICA N" 10

ELECTROQUIMICA CONDUCTIVIDAD DE DISOLUCIONES

ELECTROQUIMICA CONDUCTIVIDAD DE DISOLUCIONES 1.- OB#ETIVOS 1.1 OB#ETIVO GENERAL

-

Determinar la conductibilidad de soluciones electrolíticas.

1.2OB#ETIVOS ESPECIFICOS

-

Realizar el manejo de los instrumentos de laboratorio involucrados en la práctica (CONDUCT!"#$TRO%

-

#ediciones de conductividad de disoluciones 2. FUNDAMENTO TEORICO UNIDADES

&a unidad ' de conductividad es el 'm )* sin otro cali+icativo* se re+iere a ,  C (temperatura estándar%. / menudo* en la industria se utiliza la tradicional unidad de 0'cm. &os valores de 0'cm son más altos 1ue los de 0'm en un +actor de 233. De vez en cuando se encuentra en la escala de los instrumentos una unidad denominada como 4C$4 (conductividad el5ctrica%6 2 C$ 7 2 'cm. / veces se encuentra la llamada m8o (recíproco de o8mio%6 2 m8om 7 2 'm. &a c5lula estándar com9nmente utilizada tiene un anc8o de 2 cm* ) así* para a:ua mu) pura en e1uilibrio con el aire podría tener una resistencia de apro;imadamente 23< o8m* conocido como #e:ao8mio. $l a:ua ultra pura podría alcanzar 23 me:ao8ms o más. /sí* en el pasado* se utiliz= el #e:ao8mio-cm (7 0'cm%* a veces abreviado a 4#e:ao8mio4. > / veces* una conductividad se da s=lo en 4micro'iemens4 (omitiendo el t5rmino de distancia en la unidad%. 'i bien esto es un error* a menudo se puede suponer 1ue es i:ual a la tradicional 0'cm. &a típica conversi=n de la conductividad a los s=lidos disueltos totales se realiza suponiendo 1ue el s=lido es cloruro de sodio6 2 0'cm es e1uivalente entonces a cerca de 3*< m: de NaCl por ?: de a:ua. &a conductividad molar tiene en el ' la unidad '.m ,.mol@2. &as publicaciones más anti:uas utilizan la unidad A @2.cm,.mol@2. MEDIDA

Un conductivímetro ) una sonda. &a conductividad el5ctrica de una soluci=n de un electrolito se mide determinando la resistencia de la soluci=n entre dos electrodos planos o cilíndricos separados por una distancia +ija. B 'e utiliza una tensi=n alterna para evitar la electr=lisis. &as +recuencias más utilizadas están en el ran:o 2-> ?z. &a dependencia de la +recuencia suele ser pe1uea.&a resistencia se mide con un conductímetro. $stá disponible comercialmente una :ran variedad de instrumentos. < a) dos tipos de celdas* el tipo clásico con electrodos planos o cilíndricos ) un se:undo tipo basado en la inducci=n.E #uc8os sistemas comerciales o+recen correcci=n automática de temperatura. DEFINICIONES

&a resistencia R * es proporcional a la distancia l  entre los electrodos e inversamente proporcional al área transversal de la muestra  A. $scribiendo  ρ (r8o% para la resistencia especí+ica (o resistividad%*

$n la práctica la sonda de conductividad se calibra utilizando disoluciones de resistencia especí+ica conocida* F G* por lo 1ue los valores de l  ) A son datos de diseo de la sonda. H 'i la resistencia de la soluci=n de calibraci=n es R G* se obtiene una constante de sonda* C6

&a conductividad especí+ica* I (?appa% es la recíproca de la resistencia especí+ica6

&a conductividad tambi5n es dependiente de la temperatura. TEORIA

&a conductividad de una soluci=n 1ue contiene un electrolito depende de la concentraci=n del electrolito. Jor lo tanto es conveniente dividir la conductividad especí+ica por la concentraci=n. $ste cociente se denomina conductividad molar * es denota por Km

E$%&'()$*')+ ,%('%+

&os electrolitos +uertes son capaces de disociarse completamente en soluci=n. &a conductividad de una soluci=n de un electrolito +uerte a baja concentraci=n si:ue la le) de Lo8lrausc86

donde se conoce como la conductividad molar limitante* K   es una constante empírica ) c  es la concentraci=n de electrolito. (&imitante a1uí si:ni+ica 4en el límite de la diluci=n in+inita4 .% Jor otra parte* Lo8lrausc8 tambi5n encontr= 1ue la conductividad limitante de aniones ) cationes son aditivas6 la conductividad de una soluci=n de sal es i:ual a la suma de las contribuciones a la conductividad de los cationes ) los aniones.

donde6 ) son el n9mero de moles de cationes ) aniones* respectivamente* 1ue se crean en la disociaci=n de 2 mol del electrolito disueltoM ) son las conductividades molares limitantes de los iones individuales. &a tabla si:uiente da los valores de las conductividades molares limitantes de iones seleccionados. C)&'** $**''% *)%+ 3  24 "6 725 8C9

C'*)%+

;0 /S 2)$-1

A*)%+

-0 /S 2)$-1



>B.<

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2,.E,H

C>CO,-

B.3

Una interpretaci=n te=rica de estos resultados +ue proporcionada por la ecuaci=n de Deb)e-Qc?el-Onsa:er. donde A ) B son constantes 1ue dependen solamente de cantidades conocidas como temperatura* car:as de los iones ) la constante diel5ctrica ) la viscosidad del disolvente. Como el nombre su:iere* esta es una e;tensi=n de la teoría de Deb)eQc?el* debida aOnsa:er . $s un :ran 5;ito para soluciones a baja concentraci=n. E$%&'()$*')+ <=*$%+

Un electrolito d5bil es a1uel 1ue no está totalmente disociado. Típicos electrolitos d5biles son los ácidos d5biles ) las bases d5biles s. &a concentraci=n de iones en una soluci=n de un electrolito d5bil es menor 1ue la concentraci=n de dic8o electrolito. Jara los ácidos ) las bases la concentraci=n puede calcularse cuando se conoce el valor o los valores de las constantes de disociaci=n ácida. Jara un ácido monopr=tico* /* con una constante de disociaci=n K a* se puede obtener una e;presi=n e;plícita para la conductividad como una +unci=n de la concentraci=n* c * conocida como le) de diluci=n de OstSald. C)&%'(&*)%+ %$%+

Tanto la le) de Lolrausc8 como la ecuaci=n de Deb)e-Qc?el-Onsa:er describe lo 1ue ocurre cuando la concentraci=n de electrolito aumenta por encima de cierto valor. &a raz=n es 1ue cuando la concentraci=n aumenta la distancia media entre cationes ) aniones disminu)e* de modo 1ue 8a) una ma)or interacci=n i=nica. 'i ello constitu)e una asociaci=n de iones es discutible. 'in embar:o* a menudo se considera 1ue los cationes ) aniones interact9an para +ormar un par i=nico. /sí* el electrolito se trata como si +uera un ácido d5bil ) se puede obtener una constante*K * para el e1uilibrio6  /  P- /PL7/P-/P- Davies describe los resultados de tales cálculos con :ran detalle* pero a+irma 1ue K  no necesariamente debe ser considerada como una verdadera constante de e1uilibrio* sino más bien* 1ue la inclusi=n del t5rmino asociación de iones  es 9til para e;tender el ran:o de buena concordancia entre los datos de conductividad

te=ricos ) e;perimentales.23 'e 8an 8ec8o varios intentos para e;tender el tratamiento de Onsa:er a soluciones más concentradas. 22 &a e;istencia del llamado mínimo de conductancia  8a demostrado ser un tema controvertido en lo 1ue respecta a la interpretaci=n. Vuoss ) Lraus 8an su:erido 1ue es causado por la +ormaci=n de tripletes i=nicos* 2, ) esta su:erencia 8a recibido al:9n soporte recientemente. A>$*&&*)%+

 / pesar de la di+icultad de interpretaci=n te=rica* las mediciones de conductividad se utilizan ampliamente en muc8as industrias. 2  Jor ejemplo* las medidas de conductividad se utilizan para controlar la calidad de los suministros p9blicos de a:ua* en 8ospitales* en el a:ua de las calderas ) en las industrias 1ue dependen de la calidad del a:ua* tales como en las de elaboraci=n de la cerveza. $ste tipo de medici=n no es especí+ica de iones * )a 1ue a veces se puede utilizar para determinar la cantidad de s=lidos totales disueltos (TD'% si se conoce la composici=n de la soluci=n ) su comportamiento de conductividad.  / veces* las mediciones de conductividad están vinculadas con otros m5todos para aumentar la sensibilidad de la detecci=n de determinados tipos de iones. Jor  ejemplo* en la tecnolo:ía del a:ua de caldera* la pur:a de caldera es continuamente supervisada la conductividad de cationes  1ue es la conductividad del a:ua despu5s de 8aber pasado a trav5s de una resina de intercambio cati=nico. $ste es un m5todo mu) sensible para vi:ilar las impurezas ani=nicas en el a:ua de la caldera* en presencia de e;ceso de cationes (los del a:ente alcalinizante usualmente utilizado para el tratamiento de a:ua%. &a sensibilidad de este m5todo se basa en la alta movilidad de   en comparaci=n con la movilidad de otros cationes o aniones. ?.-PROCEDIMIENTO ?.1 PREPARACION DE DISOLUCIONES • •

Jreparar disoluciones de ClNa 3.2* 3.32 ) 3.332 N por diluciones sucesivas Jreparar disoluciones de C >COO 3.2* 3.32 ) 3.332 N por diluciones sucesivas

?.2 MEDICION DE LA CONDUCTIVIDAD

#edir la conductividad de cada una de la disoluciones con el conductivimetro ) re:istrar los datos Calcular la conductividad e1uivalente de cada disoluci=n Wra+icar K vs ) nterpole el valor de la K X @ MATERIALES

2. ,. >. B. .

!asos de precipitados de 233 ml #atraces a+orados de ,3 ml Jipeta a+orada , ml Jipeta :raduada 23 ml Conductivimetro

5 REACTIVOS

2. Cloruro de sodio pa ,. Ycido /c5tico pa

 TABLA DE DATOS

'O&UCON C>COO Nº

NORMALIDAD 1

CONDUCTIVIDAD

0.001 43.6 uS

TEMPERATURA ºc 21.7

2

0.01 150.0 uS

21.7

3

0.1 277.7 uS

21.8

4

0.5 770.0 uS

21.

5

1 100.0 uS

22

'O&UCON NaCl Nº

NORMALIDAD

CONDUCTIVIDAD

TEMPERATURA ºc

1

1 74.6 mS

21.6

2

0.5 45.8 mS

21.7

3

0.1 10.3 mS

21.4

4

0.01 12,5 uS

5

0.001 154.3 uS

 CONCLUSIONES

22 22.2

Realizando una comparaci=n de los datos obtenidos con el conductivímetro podemos observar 1ue la soluci=n de NaCl tiene ma)or conductibilidad 1ue la soluci=n de ácido ac5tico. 'e puede observar 1ue la conductibilidad de ambas soluciones es directamente proporcional a la concentraci=n normal de las mismas.  BIBLIOGRAFIA

C/RO* R. T5cnica del plateado electrolítico. $ditorial Cedel ( 2H3% #/'T$RTON* Z&&/# . [ '&OZN'L* $#&. \. ]uímica Weneral 'uperior. $ditorial nteramericana (2EH% #ONT$CNO'* $DW/R [ #ONT$CNO'* \O'$ ]uímica Weneral. Jrácticas de &aboratorio. &a Jaz. (2H%