UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA LA MOLINA
DEPARTAMENTO ACADEMICO DE QUIMICA CURSO: QUIMICA ANALITICA-LABORATORIO INFORME DE LA PRACTICA Nº8 TITULO: CONDUCTIMETRIA, DETERMINACION DE TDS Y VALORACION CONDUCTIMETRICA ACIDO-BASE
HORARIO DE PRACTICA: LUNES 11AM-1PM APELLIDOS Y NOMBRES DEL PROFESOR DE LABORATORIO: SUSANA GOMEZ FECHA DEL EXPERIMENTO: E XPERIMENTO: FECHA DEL INFORME: INTEGRANTES: KELLY INGA ENRIQUEZ CARLOS LOPEZ MARIO ROMERO
LA MOLINA-LIMA-PERU
1 INTRODUCCI!N La medición directa de la conductividad es potencialmente un procedimiento muy sensible para la medición de concentraciones iónicas, pero debe ser utilizada con cautela, pues cualquier especie con carga eléctrica presente en una solución contribuirá para la conductancia total. Las medidas conductimétricas también pueden ser utilizadas para determinar el punto final de muchas titulaciones, pero el uso está limitado a sistemas relativamente simples, en los cuales no existe cantidad excesiva de reactivos presentes. As, muchas titulaciones de oxidación que exigen la presencia de cantidades relativamente grandes de ácidos, no son apropiadas para la titulación conductimétrica. Las titulaciones conductimétricas fueron superadas, en gran medida, por los procesos potenciométricos, pero existen ocasiones en que el método conductimétrico puede ser venta!oso.
11 OB"ETIVOS "econocer y calibrar un conductimetro y determinar #$% de muestras acuosas &onstruir una curva de valoración conductimetrica acido'base
1# HIPOTESIS La presencia de iones conduce la corriente eléctrica y su magnitud esta en función de la concentración ionica. Al cambiar la concentración de iones de una solución cambia la conductividad de la celda eléctrica seg(n la ley de ohm que permite construir una curva de valoración. # REVISION DE LITERATURA •
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A$%&'('&)*+ + %( .+&'&)*+ ')*/'0&.02&'( &2+'0( )ureza del agua* la pureza del agua destilada o des ionizada es verificada com(nmente por mediciones conductimétricas. La conductividad del agua pura es cerca de + . - ' / ' cm' y el menor trazo de una impureza iónica lleva a un gran aumento de la conductividad. 0l monitoreo conductimétrico es empleado en laboratorios para acompa1ar la operación de unidades de intercambio iónico que producen agua des ionizada y tienen aplicaciones industriales seme!antes en los procesos que exigen el uso de agua muy pura. 0xisten aplicaciones industriales importantes, como el uso del agua de alimentación de calderas o control de sangra de calderas, en las grandes usinas de vapor, generadores de electricidad* el control de la concentración de ba1os ácidos de picla!e 2ba1os para evitar la putrefacción en tratamiento de pieles3, o de ba1os alcalinos de desengrasado, o control del complemento de operaciones de en!uague o lavado.
0l monitoreo conductimétrico de ros y lagos es utilizado para controlar la polución y en la oceanografa, las medidas conductimétricas son efectuadas para determinar la salinidad de las aguas.
&romatografa de iones4 Las células de conductividad pueden ser acopladas a los sistemas cromatográficos de iones y proporcionar un método sensible para la medición de las concentraciones iónicas el eulato. )ara lograr este ob!etivo, se desarrollaron micro células de conductividad especiales que operan con la corriente de lquido fluyendo por su interior, dentro de un espacio termostatizado.
L( 3(+ + %( 0&0/%('&)*+ ')*/'0&.02&'( La adición de un electrolito a una solución de otro electrolito, en condiciones que no provoquen apreciable alteración del volumen, afectará la conductancia de la solución conforme puedan suceder o no reacciones iónicas. &uando no ocurre reacción iónica, como en la adición de una sal simple a otro, la conductancia será, simplemente aumentada. %i ocurriese reacción iónica, la conductancia puede crecer o decrecer* as en la adición de una base a un ácido fuerte, la conductancia disminuye en virtud de la sustitución de los iones hidrógeno, que tienen conductividad elevada por otro catión de menor conductividad. 0ste es el principio básico de las titulaciones conductimétricas, o sea, la sustitución de iones que tienen una cierta conductividad, por otros iones con otra conductividad. &onsideremos como conductancia de una solución de un electrolito A 56 7 será modificada por la adición de un reactivo & 5$ 7 , admitiendo que el catión A 5 2que es el ion que se quiere determinar3 reacciona con el ión $ 7 del reactivo. %i el producto de la reacción A$ fuese relativamente insoluble o relativamente poco ionizado, la reacción podrá ser descrita como4
As, en la reacción entre los iones A 5 y $ 7 , los iones A5 son sustituidos por los iones & 5 durante la titulación. A medida que la titulación avanza, la conductancia aumenta, o disminuye, conforme la conductividad de los iones & 5 sea mayor, o menor, de la de los iones A5.
$urante el avance de una neutralización, o de una precipitación, etc, se pueden esperar en general alteraciones de conductancia y estas alteraciones pueden ser empleadas para determinarse los puntos finales y también para acompa1arse el suceder de las reacciones. La conductancia se mide después de la adición de un peque1o volumen del reactivo y los puntos as obtenidos son ploteados para dar un gráfico que, en los casos ideales, están constituidos por dos rectas que se interceptan en el punto de equivalencia
La exactitud del método será tanto mayor cuanto más agudo fuese el ángulo de intersección y cuanto más alineados sobre una recta estuviesen los puntos del gráfico. 0l volumen de la solución no debe alterarse apreciablemente durante la titulación* se consigue este efecto mediante un reactivo titulante cuya concentración es 8- a -- veces mayor que la concentración del titulado y se diluye el titulado tanto como fuese posible.
Las mediciones en las cercanas del punto de equivalencia no tienen significado especial. 0n virtud de la hidrólisis de la disociación o de la solubilidad de los productos de la reacción, los valores de la conductancia medidos en las cercanas del punto de equivalencia no tienen cualquier utilidad en la construcción del gráfico, pues una o ambas curvas tienen una parte curvada en este punto. 0s necesario llamar la atención sobre la importancia del control de temperatura en las mediciones de conductancia. 9ás allá del uso de un termostato no sea esencial en las titulaciones conductimétricas es necesaria la constancia de temperatura* usualmente basta colocar la célula de conductividad en un gran vaso de agua, mantenido en la temperatura de laboratorio. La modificación relativa de la conductancia de la solución durante la reacción y con la adición de un exceso de reactivo determina, en gran parte, la exactitud de la titulación* en condiciones óptimas, esta exactitud llega a -,+:
;randes cantidades de electrolito extra1o que no participa de la reacción, deben estar ausentes, pues tienen efecto considerable sobre la exactitud. )or ellos el método conductimétrico tiene aplicación mucho más limitada que los procedimientos visuales, potenciométricos y amperométrico.
#1 MATERIALES Y METODOS
. $e materialesaso de precipitado de - ml* >aso de precipitado de +- ml* piceta con agua destilada #ermómetro 9agneto para vaso de +- ml $e los reactivos $isolución estandarizada de ?&L -. 9 $isolución estandarizada de @a? -, 9 $isoluciones patrón #ermómetro 9uestras de diferentes tipos de agua $e los equipos 6alanza analtica &onductmetro %istema de soporte y agitación magnética
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4 METODOLOG5A Y PROCEDIMIENTO EXPERIMENTALActividad . &alibración del conductmetro
Alistamos un sistema de soporte y agitación de la solución a medir el pH
Lavar la membrana de vidrio del electrodo
Alistar patrones de conductividad, luego vertemos en un vasito un poco del patrón
Agitar cuidadosamente evitando el contacto del vidrio con el vaso, esperar
Ajustar el valor teórico de conductividad del patrón con el leído en el
Actividad 8. &onductmetria directa. 9edida de conductividad de muestras.
Colocamos en un vaso precipitado aprox. ! ml de
Colocamos en un vaso precipitado aprox. ! ml de
Colocamos en un vaso precipitado aprox. ! ml de
"edimos la conductividad de la disolución y esperamos que se estabilice para tomar la lectura correcta
#egistramos el dato
Actividad B. >aloración &onductmetra
Alistamos el sistema de soporte, bureta, plancha de agitación y potenciómetro.
Alistamos un vaso de precipitado con aprox. $!!ml
%nrasamos la bureta con &a'H (%stand) !.$"
Agregamos la solución con &a'H !.$" seg*n las
+ejar estabiliar el conductímetro en cada caso
Anotamos los resultados
R
6 RESULTADOS T(3%( 4 V(%)2('&7* ')*/'0&.02&'( >L= 90@ $0 @a? + 8 + 88 88 8B 8I 8+ 8K 8 BB8 BI BK BJ B II8 IB II I+ IJ IH ++8 +I +K + K-
&@$=D CA >D$A$ "C L0E$A B----.H 8+--.K8 8BB--.BB 8J--. 8-B--.JJ 88-.JI KB--.JI +H-.J-I8 IK--.KH I-K-.K BIH-.KJ+ 8HH-.KK 8I-.K+J 8-I-.KI -.K8+ -J-.K-H HB8-.+H+ +-.+ JJB-.+JI JB+-.+K KHH-.+++ K8K-.+IB +K--.+BJ +8J-.+B IHH-.+8K +8-.++ +II-.+-+ +JK-.+ +H-.IH KH-.I KIJ-.IJ KJI-.IK8 J---.I+I J8K-
&@$=D >D$A$ &""0;D$ A B---8BIJ 8---JK8II-B8-K8 -+-8HJ-HJJJ8BJHJ8KB++KJ+-KIIHI8BHJBIJB-I8B8K+8KH8-8H-8H+B-BB-BJB8BB8H-
&@$=D >D$A$ 0%)0&DCD&A 2F"0AGcm3 B---8BIJ 8---JK8II-B8-K8 -+-8HJ-HJJJ8BJHJ8KB++KJ+-KIIHI8BHJBIJB-I8B8K+8KH8-8H-8H+B-BB-BJB8BB8H-
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DISCUSIONES $urante una titulación el volumen de la solución crece constantemente* a menos que se corri!a la conductancia por este efecto, resultan curvas de titulación no lineales. La corrección puede efectuarse multiplicando la conductancia observada por el factor 2>-5>3<>-, donde >- es el volumen inicial de la solución y > es el volumen total del
reactivo titulante agregado. La corrección presupone que la conductividad es una función lineal de la dilución* esto es cierto sólo en una primera aproximación. &on el ob!eto de mantener > peque1o, el reactivo para una titulación conductimétrica es varias veces más concentrado que la solución que se titula. )uede usarse entonces una micro'bureta para agregar el titulante.
&iertamente, debido a la hidrólisis, disociación, o solubilidad del producto de reacción, los >alores de la conductividad medida en las cercanas del punto de equivalencia no tienen sentido en la construcción del gráfico, dado que la curva será redondeada en una o ambas ramas. 0n contraste con los métodos potenciométricos o con indicador, que dependen de observaciones en condiciones en las que la reacción es menos completa, el análisis conductimétrico puede emplearse con éxito para titulaciones basadas en equilibrios relativamente desfavorables. 0n estos casos, la técnica conductimétrica es la más venta!osa.
0l punto final conductimétrico es completamente inespecfico. Aunque el método es potencialmente adaptable a todos los tipos de reacciones volumétricas, el n(mero de aplicaciones (tiles a sistemas de oxidación'reducción es limitado* el exceso sustancial de ion hidronio tpicamente necesario para tales reacciones tiende a enmascarar los cambios de conductividad asociados con la reacción volumétrica.
Las titulaciones de neutralización se adaptan particularmente bien al punto final conductimétrico, debido a la conductancia muy alta de los iones ?B5 y ?' comparada con la conductancia de los productos de reacción. 0l punto final de la titulación nos reveló II2ml3 de valorante gastado.
Los métodos conductimétricos basados en reacciones de precipitación o formación de comple!os no son tan (tiles como aquellos que involucran procesos de neutralización. Los cambios en la conductancia durante estas titulaciones raramente son tan grandes como los observados en las reacciones ácido'base puesto que ning(n otro ion se aproxima a la conductancia del ion hidronio u oxhidrilo. Cactores tales como la lentitud de la reacción y la coprecipitación representan otras fuentes de dificultad en las reacciones de precipitación.
< CONCLUSIONES %e cumplió con el ob!etivo principal de esta práctica, ya que se pudo reconocer y calibrar un conductmetro as como construir la curva de valoración conductimétrica ácido'base.
La conductividad es una propiedad que mide la facilidad con que los portadores de carga migran ba!o la acción de un campo eléctrico. )ara el caso de un conductor iónico, son los cationes y aniones de la solución los que intervienen en el transporte de la corriente y por lo tanto, el valor de la conductividad dependerá del n(mero de iones presentes.
La conductancia molar depende de la concentración del electrolito. %era independiente de la misma si la conductividad fuese directamente proporcional a la concentración, pero esto no es as debido a que la interacción entre los iones es disociativa a concentraciones ba!as y asociativas a concentraciones altas. A partir de un determinado valor de concentración, la conductividad comienza a disminuir, debido a que las interacciones asociativas entre los iones dificultan la conducción de la corriente. 0n algunos de ellos esta situación no existe pues la solubilidad del compuesto no lo permite. )odemos decir que las medidas conductimétricas rara vez se utilizan para medir la concentración de un determinado electrolito por el contrario, resultan (tiles para medir la concentración total de electrolitos.
%i 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.
0n conclusión a medida que se agrega el reactivo valorante 2@a?3, los ?5 del ?&l van siendo consumidos por los ?' para formar agua. 0stos ?5 son progresivamente sustituidos por iones @a5, los cuales poseen una menor conductancia iónica que los ?5, y por lo tanto la conductancia de la disolución disminuye. Luego del punto equivalente, el exceso de iones @a5 y ?' provoca el aumento de la conductancia de la disolución verificándose la segunda recta que se muestra en la figura. La pendiente de la recta correspondiente a la fase final de la valoración 2más allá del punto equivalente3 es menor que la pendiente inicial debido a que la suma de las conductividades iónicas del @a5 y el ?' es menor que la correspondiente suma para los iones ?5 y &l'.
= RECOMENDACIONES:
La celda deberá estar limpia antes de hacer cualquier medición.
La celda deberá estar suspendida en la solución de tal manera, que los orificios del venteo estén sumergidos. La cámara del electrodo no debe temer aire entrampado 2esto se logra inclinando ligeramente la celda y golpeando suavemente los lados.
La celda deberá estar separada de las paredes y el fondo del recipiente, por lo menos -.+ cm.
%i es posible el recipiente o el sistema en donde se va a hacer la medición deberá estar aislado del potencial de la tierra.
La presencia de campos eléctricos y corrientes espurias causadas por agitadores magnéticos, calentadores, etc, pueden causar dificultad para lecturas adecuadas. 0l usuario deberá evaluar estos efectos y hacer las correcciones necesarias.
9ane!ar la celda con cuidado para evitar que se rompa o que pierda su calibración.
La celda no se deberá transferir de una solución a otra, no sin antes lavarla cuidadosamente.
@o guarde la celda sucia o contaminada.
0legir correctamente el producto de lavado para la celda.
)ara verificar el estado general del conductmetro, se deben hacer mediciones de la conductividad de las soluciones estándar, y en su caso calibrar la lectura del instrumento a que den los valores especificado.
> BIBLIOGRAFIA: ?00$:@@/&.&'(%(/&(#;;;').@')*'+$0)-3(&')@')*/'0&.+02&(-($%&'('&)*+-(*(%&& ?00$:@@+3+%$2)9+)2/%(+@'&+*'&(@2.?2@I*+(2'?&)@C)*/'0&.+02&(#;P)0+*'&).+02&($9
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CUESTIONARIO
1 C/% 9/+ +% $2)$7&0) + ?&$70+& + %( $2('0&'( J "econocer y calibrar un conductimetro y determinar #$% de muestras acuosas &onstruir una curva de valoración conductimetrica acido'base
HIPOTESIS •
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La presencia de iones conduce la corriente eléctrica y su magnitud esta en función de la concentración ionica. Al cambiar la concentración de iones de una solución cambia la conductividad de la celda eléctrica seg(n la ley de ohm que permite construir una curva de valoración.
# '2++ /0+ /+ ?( %)2() +0( ').$+0+*'&(J no logramos calibrar un conductimetro ya que nos lo dieron calibrado y por el escaso tiempo que tenamos para realizar el experimento, se logro construir una curva de valoración conductimetrica con los datos obtenidos en el experimento los datos se obtuvieron mediante procedimiento de titulación. 4 T&$) + '+%( ')*/'0&.+02&'( ($%&'('&)*+
%e clasifican en4 %eg(n el proceso tenemos &eldas >oltaicas ó ;alvánicas 0lectrolticas y %eg(n su forma
6 E*'/+*02+ +% $/*0) + +/&(%+*'&( '(%'/%(*)
ANEXOS