CONDUCTIVIDAD ELECTRICA DE COMPUESTOS IONICOS Y COVALENTES
PILAR BERROCAL ANYI BATISTA YULISSA DUQUE JUAN MARTINEZ
DOC. WALTER CUADRO
UNIVERSIDAD DE CORDOBA FACULTAD DE CIENCIAS DE LA SALUD BACTERIOLOGIA QUIMICA GENERAL
MONTERIA – CORDOBA 2014
OBJETIVOS
Establecer cuan conductora es una sustancia, haciendo uso de un montaje eléctrico.
Identificar algunos compuestos según sea su enlace iónico o covalente, teniendo en cuenta la conductividad.
Determinar la conductividad eléctrica de ciertos compuestos mediante la practica.
ENLACE IONICO. Consiste en la atracción electrostática entre átomos con cargas eléctricas de signo contrario. Este tipo de enlace se establece entre átomos de elementos poco electronegativos con los de elementos muy electronegativos. Cuando una molécula de una sustancia contiene átomos de metales y no metales, los electrones son atraídos con más fuerza por los no metales, que se transforman en iones con carga negativa; los metales, a su vez, se convierten en iones con carga positiva. Entonces, los iones de diferente signo se atraen electrostáticamente, formando enlaces iónicos. ENLACE COVALENTE. La combinación de no metales entre sí no puede tener lugar mediante este proceso de transferencia de electrones, en estos casos, el enlace consiste en una compartición de electrones; el enlace covalente es la formación de pares electrónicos compartidos, independientemente de su número. El par compartido es aportado por sólo uno de los átomos formándose entonces un enlace que se llama coordinado o dativo. Si los átomos son no metales pero distintos (como en el óxido nítrico, NO), los electrones son compartidos en forma desigual y el enlace se llama covalente polar —polar porque la molécula tiene un polo eléctrico positivo y otro negativo, y covalente porque los átomos comparten los electrones, aunque sea en forma desigual. Estas sustancias no conducen la electricidad, ni tienen brillo, ductilidad o maleabilidad. Conductibilidad Ningún solvente puro conduce la corriente eléctrica. Y ningún soluto puro conduce la corriente eléctrica, a menos que este en estado líquido. Pero una solución puede conducir la corriente. Para que esto suceda, la solución debe estar formada por un soluto electrolito (es decir, compuestos formado por enlaces iónicos no
orgánicos) y por un solvente polar como el agua, lo cual forma una solución electrolita. Las soluciones de NaCl (sal común) o CuSO4 (sulfato cúprico) en agua conducen la electricidad a toda su intensidad. Pero, el acido acético o vinagre común (CH3COOH) al disolverse en agua produce iones los cuales pueden conducir la electricidad, pero solo levemente. Las sustancias iónicas conducen la electricidad cuando están en estado líquido o en disoluciones acuosas, pero no en estado cristalino, porque los iones individuales son demasiado grandes para moverse libremente a través del cristal.
1. MATERIALES Y REACTIVOS Yoduro de potasio Hidróxido de sodio Cloruro de potasio Agua Sulfato de magnesio Nitrato de cobre Sacarosa Ácido acético 0.1 F Ácido clorhídrico 2.0 F Etanol
2. PROCEDIMIENTO 2.1. El auxiliar de laboratorio proveerá las soluciones preparadas, para realizar los respectivos procedimientos.
RESULTADO:
El auxiliar del respectivo laboratorio proporciono los diferentes montajes y soluciones necesarias para realizar la practica de conductividad de un compuesto, los cuales se encontraban de una manera ordenada en filas (con su respectivo nombre en el vaso de precipitados y cantidad). Así la práctica se presento de una manera amena, sencilla, explicativa y de carácter demostrativa.
2.2. Conectar el enchufe en el tomacorriente de 110 voltios, y sumergir los dos extremos de los alambres libres en cada una de las soluciones anteriormente preparadas. Anote las observaciones.
MONTAJE PARA OBSERVAR LA CONDUCTIVIDAD
RESULTADO: La auxiliar conecto el enchufe en el tomacorriente de 110 voltios, y posteriormente sumergió los dos extremos de los alambres libres en cada una de las soluciones anteriormente preparadas, se anotaron las observaciones y los resultados fueron anotados en la tabla.
3. TABLA DE RESULTADOS
SUSTANCIA
CONDUCE LA
CLASE DE SUSTANCIA
CORRIENTE C4H4O2
SI
COVALENTE(polar)
MgSO4
SI
IONICO
NaOH
SI
IONICO
KI
SI
IONICO
CH3COOH
SI
COVALENTE(polar)
orina
SI
COMPUESTO SALES
HCL
SI
COVALENTE(polar)
H20
NO
COVALENTE(polar)
h ANALISIS
Los compuestos se pueden clasificar según su tipo de enlaces, ya sean iónicos o covalentes y estos a su vez, pueden ser polares o apolares. Al ingresar los electrolitos en un medio acuoso, con cualquier compuesto, estando los electrolitos conectados a una bombilla, dicho compuesto, mostrara si es de carácter iónico o covalente según el grado de intensidad de la luz que se produce en el bombillo. Esta manifestación de luz, se debe ya que hay una transferencia de electrones de los átomos menos electronegativos a los más
electronegativos, en el medio acuoso, sabiendo que en dicho medio se encuentra una porción definida de agua, (la cual es una gran conductora).
Dichos electrones, al pasar de un átomo a otro, se presenta liberación de energía, siendo este fenómeno el potencial de ionización y la aceptación de dicho electrón acarrea la afinidad electrónica la cual seria la energía necesaria para aceptar un electrón, la liberación de energía mencionada anteriormente, se manifiesta en la producción de luz en la bombilla: como por ejemplo con el cloruro de potasio, en la cual el átomo menos electronegativo, el potasio con 0.8 de electronegatividad pierde sus electrones y son captados por el átomo mas electronegativo que en este caso seria el cloro, con una electronegatividad de 3.0, esta transferencia de electrones tendría como consecuencia la manifestación de energía, la cual ocurre gracias al gran efecto de conductividad del agua presente en el medio acuoso.
4. CUESTIONARIO
4.1. ¿Qué es la conductividad eléctrica? ¿Cuáles son las unidades de conductividad?
R/ La conductividad eléctrica es la capacidad de un cuerpo o medio para conducir la corriente eléctrica, es decir, para permitir el paso a través de él de partículas cargadas, bien sean los electrones, los transportadores de
carga en conductores metálicos o semimetálicos, o iones, los que transportan la carga en disoluciones de electrolitos.
La conductividad es la inversa de la resistividad, por tanto, y su unidad es el S/m (siemens por metro) o Ω-1•m-1. Usualmente la magnitud de la conductividad (σ) es la proporcionalidad entre el campo eléctrico
y la
densidad de corriente de conducción:
Conductividad en diferentes medios Los mecanismos de conductividad difieren entre los tres estados de la materia. Por ejemplo en los sólidos los átomos como tal no son libres de moverse y la conductividad se debe a los electrones. En los metales existen electrones cuasi-libres que se pueden mover muy libremente por todo el volumen, en cambio en los aislantes, muchos de ellos son sólidos iónicos, apenas existen electrones libres y por esa razón son muy malos conductores.
Conductividad en medios líquidos La conductividad en medios líquidos (Disolución) está relacionada con la presencia de sales en solución, cuya disociación genera iones positivos y negativos capaces de transportar la energía eléctrica si se somete el líquido a un campo eléctrico. Estos conductores iónicos se denominan electrolitos o conductores electrolíticos. Las
determinaciones de
la
conductividad
reciben
el nombre
de
determinaciones conducto métricas y tienen muchas aplicaciones como, por ejemplo: •
En la electrólisis, ya que el consumo de energía eléctrica en este
proceso depende en gran medida de ella. •
En los estudios de laboratorio para determinar el contenido de sales
de varias soluciones durante la evaporación del agua (por ejemplo en el agua de calderas o en la producción de leche condensada).
•
En el estudio de las basicidades de los ácidos, puesto que pueden
ser determinadas por mediciones de la conductividad. •
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 electrólito, 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 electrólito 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.
La conductividad eléctrica se utiliza para determinar la salinidad (contenido de sales) de suelos y substratos de cultivo, ya que se disuelven éstos en agua y se mide la conductividad del medio líquido resultante. Suele estar referenciada a 25 °C y el valor obtenido debe corregirse en función de la temperatura. Coexisten muchas unidades de expresión de la conductividad para este fin, aunque las más utilizadas son dS/m (deciSiemens por metro), mmhos/cm (milimhos por centímetro) y según los organismos de normalización europeos mS/m (miliSiemens por metro). El contenido de sales de un suelo o substrato también se puede expresar por la resistividad (se solía expresar así en Francia antes de la aplicación de las normas INEN).
Conductividad en medios sólidos Según la teoría de bandas de energía en sólidos cristalinos, son materiales conductores aquellos en los que las bandas de valencia y conducción se superponen, formándose una nube de electrones libres causante de la corriente al someter al material a un campo eléctrico. Estos medios conductores se denominan conductores eléctricos.
La Comisión Electrotécnica Internacional definió como patrón de la conductividad eléctrica: Un hilo de cobre de 1 metro de longitud y un gramo de masa, que da una resistencia de 0,15388 Ω a 20 °C al que asignó una conductividad eléctrica de 100% IACS (International Annealed Cooper Standard, Estándar Internacional de Cobre no Aleado). A toda aleación de cobre con una conductividad mayor que 100% IACS se le denomina de alta conductividad (H.C. por sus siglas inglesas). Explicación de la conductividad en metales Antes del advenimiento de la mecánica cuántica, la teoría clásica empleada para explicar la conductividad de los metales era el modelo de Drude-Lorentz, donde los electrones se desplazan a una velocidad media aproximadamente constante que es la velocidad límite asociada al efecto acelerador del campo eléctrico y el efecto desacelerador de la red cristalina con la que chocan los electrones produciendo el efecto Joule. Sin embargo, el advenimiento de la mecánica cuántica permitió construir modelos teóricos más refinados a partir de la teoría de bandas de energía que explican detalladamente el comportamiento de los materiales conductores.
4.2. ¿Cuáles son los factores que afectan la conductividad de las soluciones? R/
Los factores que afectan la conductividad en las soluciones acuosas son la temperatura a la cual se someta y la concentración de electrolitos presentes en dicha solución.
4.3. ¿Qué ocurre con la conductividad de las soluciones a concentraciones altas? R/ Tenemos que a mayor concentración se presenta mayor conductividad debido a que esta depende de la cantidad de iones presentes en la sustancia y por eso a mayor concentración mayor numero de moles y mayor de iones.
4.4. Clasifique los siguientes compuestos como iónicos o covalentes: HCl, BaCl2, CH3CH2COOH, NaI, HF, NH3, CS2, K2O, CH3COCH3. R/ Hcl ----------- Covalente BaCl2 ------- Iónico CH3CH2COOH ----- Covalente NaI----------- Iónico HF ----------- Iónico NH3 --------- Covalente CS2 --------- Covalente K20 --------- Iónico CH3COCH3 -------- Covalente
4.5. ¿Qué es electronegatividad? ¿Cómo varía en la tabla periódica? R/ La electronegatividad es una medida de la fuerza de atracción que ejerce un átomo sobre los electrones de otro en un enlace covalente. Los diferentes valores de electronegatividad se clasifican según diferentes escalas, entre ellas la escala de Pauling y la escala de Mulliken.
En general, los diferentes valores de electronegatividad de los átomos determinan el tipo de enlace que se formará en la molécula que los combina. Así, según la diferencia entre las electronegatividades de éstos se puede determinar (convencionalmente) si el enlace será, según la escala de Linus Pauling: •
Iónico (diferencia superior o igual a 1.7)
•
Covalente polar (diferencia entre 1.7 y 0.4)
•
Covalente no polar (diferencia inferior a 0.4)
Cuanto más pequeño es el radio atómico, mayor es la energía de ionización y mayor la electronegatividad y viceversa.
Según Linus Pauling, la electronegatividad es la tendencia o capacidad de un átomo, en una molécula, para atraer hacia sí los electrones. Ni las definiciones cuantitativas ni las escalas de electronegatividad se basan en la distribución electrónica, sino en propiedades que se supone reflejan la electronegatividad. La electronegatividad de un elemento depende de su estado de oxidación y, por lo tanto, no es una propiedad atómica invariable.
Esto significa que un mismo elemento puede presentar distintas electronegatividades dependiendo del tipo de molécula en la que se encuentre, por ejemplo, la capacidad para atraer los electrones de un orbital híbrido spn en un átomo de carbono enlazado con un átomo de hidrógeno, aumenta en consonancia con el porcentaje de carácter s en el orbital, según la serie etano < etileno (eteno) < acetileno (etino).
La escala de Pauling se basa en la diferencia entre la energía del enlace AB en el compuesto ABn y la media de las energías de los enlaces homopolares A-A y B-B. R. S. Mulliken propuso que la electronegatividad de un elemento puede determinarse promediando la energía de ionización
de sus electrones de valencia y la afinidad electrónica. Esta aproximación concuerda con la definición original de Pauling y da electronegatividades de orbitales y no electronegatividades atómicas invariables. E. G. Rochow y A. L. Alfred definieron la electronegatividad como la fuerza de atracción entre un núcleo y un electrón de un átomo enlazado.
Es una medida de la tendencia de un átomo (o una molécula) para atraer electrones. En la tabla, disminuye de arriba hacia abajo y aumenta de izquierda a derecha. El menos electronegativo es el Cesio y el más electronegativo es el Flúor. Según las electronegatividades relativas de los átomos que participan de un enlace serán las características de éste.
La electronegatividad de un elemento es la capacidad que tiene un átomo de dicho elemento para atraer hacia sí los electrones, cuando forma parte de un compuesto. Si un átomo tiene una gran tendencia a atraer electrones se dice que es muy electronegativo (como los elementos próximos al flúor) y si su tendencia es a perder esos electrones se dice que es muy electropositivo (como los elementos alcalinos). La electronegatividad tiene numerosas aplicaciones tanto en las energías de enlaces, como en las predicciones de la polaridad de los enlaces y las moléculas y, también, en la racionalización de los tipos de reacciones que pueden experimentar las especies químicas.
4.6. Compare las siguientes propiedades físicas de los compuestos iónicos y covalentes: Punto de fusión, punto de ebullición, conductividad eléctrica y solubilidad. R/ IONICO
COVALENTE
PUNTO DE FUSION
Muy elevados
Bajo
PUNTO DE
Muy elevados
Bajo
EBULLICION
CONDUCTIVIDAD
SOLUDIBILIDAD
No conducen en
Nula(No conducen la
estado solido
electricidad)
Son solubles en agua
Son insolubles en agua
4.7. De acuerdo a lo observado. ¿Explique por qué unas sustancias son buenas conductoras de la electricidad? R/ Una sustancia conduce electricidad dependiendo de que tanto disocie iones en la solución, por lo que se puede concluir, que si disocia fuertemente es un electrolito fuerte y por lo tanto conduce; si disocia débilmente, es un electrolito débil y también conduce, y por ultimo sino conduce es porque no disocia iones y no es electrolito.
4.8. ¿Por qué el agua pura no conduce la corriente eléctrica? Explique. R/ El agua no conduce la corriente eléctrica porque esta no contiene ni sales, ni minerales y estas son las que confieren al agua su capacidad de conducción por medio de los electrolitos.
4.9. ¿Cómo esperaría que fuera la conductividad del tetracloruro de carbono? R/ El CCL4 presenta conductividad nula, ya que presenta un enlace covalente por lo tanto no disocia iones en agua y no es electrolito.
7. CONCLUSION En el anterior informe de laboratorio se pudo concluir que algunos compuestos son conductores de electricidad de acuerdo a la forma como están formados que pueden ser metal con un no metal y los que están constituidos por elementos no metálicos, además comprobamos si los compuestos o mezclas son enlaces iónicos o covalentes para así determinar su conductividad.
8. BIBLIOGRAFIA
http://html.rincondelvago.com/conductividad-electrica.html
http://arturobola.tripod.com/conducti.htm
