Conductividad eléctrica y obtención de concentración molar a través de la absorbancia. 1
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Andrés Felipe Sierra Ricaurte , Juan Manuel López Contreras . Resumen: En el laboratorio se estudiaron propiedades como la conductividad eléctrica y el color. El tema del color se trató específicamente para encontrar la concentración de un soluto en una solución a través del proceso llamado colorimetría. Para entender como el color se relaciona con la concentración se tomó una muestra problema y a través de métodos estadísticos se buscó determinar su concentración. Palabras clave: Conductividad, Absorbancia, Disolución, concentración.
Introducción: La colorimetría es la ciencia que estudia la medida de los colores y desarrolla métodos para la cuantificación de este, en química la intensidad de los colores es una propiedad de las soluciones, y es proporcional a la cantidad de soluto, debido a que el color es una propiedad que depende de la percepción de cada individuo, a simple vista no podemos definir por ejemplo “que tan rojiza es tal sustancia” o “es muy clara”. Los métodos colorimétricos se basan en una medida especial para definir el color, teniendo en cuenta elementos como la longitud de onda, ciertos aparatos como los espectrómetros facilitan esta tarea, y son una herramienta para conocer la concentración de soluto presente en ciertas soluciones coloreadas. Uno de los objetivos de la práctica consiste en usar correctamente el aparato y realizar las respectivas cuentas y despeje de las fórmulas presentes en la Guía G uía de laboratorio(2014)[1] laboratorio (2014)[1] para conocer la concentración de una solución problema con hierro, para colorear esa solución es necesario el uso de un compuesto llamado fenantrolina cuya función es colorear el hierro de rojo-anaranjado cuando se produce la reacción entre estos 2, para ello se debe reducir el hierro de +3 a+2 la reacción es descrita en la figura 1.
compuestos usados en el laboratorio, conducían o no la electricidad por medio del uso de un montaje con una bombilla, cables y 2 electrodos, conectado a una toma de corriente eléctrica. Con esto se pretende afianzar conocimientos acerca de los compuestos iónicos, es decir, con cargas positivas (Aniones) o negativas (cationes) y porque algunos en disolución acuosa si conducen y en estado sólido no tienen esta propiedad.
Materiales y métodos Para ver la propiedad de conductividad eléctrica, se habían preparado con anterioridad varias soluciones unas de uso común y otras de uso en el laboratorio, solo restaba sumergir los electrodos en cada solución y se anotaba si ésta conducía la electricidad o no, así como algunas observaciones adicionales en casos específicos. En la segunda parte del laboratorio se prepararon 5 soluciones a partir de una solución partida que contiene una 2+ cantidad conocida de iones Fe mezclada con fenantrolina, luego cada una de estas 5 soluciones se colocó en el colorímetro presente en el laboratorio, este aparato nos indicaba el valor de la absorbancia en la longitud de onda de 511 nm. Anterior a esto para calibrar el instrumento se ubicó una celda con agua destilada cuya absorbancia era 0, esta muestra recibe el nombre de blanco. Como cada solución se preparó manualmente, se conoce su molaridad, al relacionar este valor con la absorbancia se puede obtener una gráfica de dispersión y luego se calcula una línea de tendencia para estos puntos. Ya teniendo la ecuación de la curva se reemplaza .
A.F., Sierra Ricaurte Estudiante pregrado en Biología Universidad Nacional de Colombia
[email protected]
El segundo objetivo principal de la práctica consistía en conocer la razón por la cual ciertas sustancias de uso común y soluciones y
2.
J.M., López Contreras Estudiante pregrado en Biología Universidad Nacional de Colombia
[email protected]
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la molaridad de la solución problema y así se obtiene su absorbancia.
En la figura 2 estan las imágenes de las disoluciones que condujeron la corriente electrica.
Resultados: Las siguientes tablas contienen los resultados de la práctica de conductividad eléctrica: Sustancia dispersión
,disolución
o
Observaciones
Polvo para preparar refresco
No Conduce electricidad
Azúcar Solida
No Conduce electricidad
Sal de cocina solida
No Conduce electricidad
Bebida hidratante preparada
Si Conduce electricidad
Disolución Agua
No Conduce electricidad
de
azúcar
en
Disolución de sal de cocina en agua
Si Conduce electricidad
Suspensión almidón en agua
No Conduce electricidad
®
Si Conduce electricidad
Redoxon en agua Jabón en Polvo
No Conduce electricidad
Jabón en agua
Si Conduce electricidad
Tabla 1. Conductividad de sustancias y soluciones de uso común SUSTANCIA DISOLUCION
Disolución de ácido clorhídrico (HCl)
Disolución de hidróxido de sodio (NaOH) Disolución de ácido sulfúrico (H2SO4) Disolución de sulfato de cobre (CuSO4)
O
OBSERVACIONES
Si Conduce electricidad, presencia de burbujas al introducir los electrodos (solo al inicio). Si Conduce electricidad, poco desprendimiento de burbujas. Si Conduce electricidad. Si Conduce electricidad, alto desprendimiento, los electrodos tomaron la coloración del cobre. Si Conduce electricidad.
Disolución de nitrato de potasio (KNO3) Disolución de etanol
No Conduce electricidad.
Agua de la llave Agua destilada
No Conduce electricidad. No Conduce electricidad.
Figura 2 Soluciones y disoluciones que conducían electricidad. a) Disolución de sal de cocina en agua; b) Bebida hidratante preparada; c) Redoxon; d) Jabón en Agua; e) Disolución de ácido clorhídrico; f) Disolución de hidróxido de sodio; g) disolución de ácido sulfúrico; h) Disolución Sulfato de cobre; i) Disolución de nitrato de potasio.
Tabla 2. Conductividad de sustancias y soluciones de uso en el laboratorio.
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Las concentraciones de las diferentes diluciones se obtuvieron a partir de la siguiente formula.
() La siguiente tabla da los valores de absorbancia y las concentraciones de las 5 diluciones anali zadas.
La grafica 1 contiene la curva de calibración colorimétrica para las 5 soluciones diluidas.
moléculas, mientras que al estar en solución acuosa las partículas están más separadas o disociadas. Casos como el del azúcar en estado sólido, en disolución y el almidón no conduce debido a no tener iones en su estructura química, es decir no tienen carga. En la mayoría de sustancias de uso común en el laboratorio se observó un fenómeno, al introducir los electrodos, unas pequeñas burbujas se desprendían de estas 2 terminales lo que indicaba la liberación de hidrogeno como consecuencia del fenómeno de electrolisis, un caso especias es el de la disolución de sulfato de cobre (CuSO 4) en el cual al introducir los electrodos y dejarlos durante unos minutos en la disolución, al removerlos se observaba una coloración ferrosa, lo que indicaba desprendimiento no solo de hidrogeno sino de los iones de cobre, que eran disociados por los electrones de la corriente eléctrica. Con respecto a la práctica de colorimetría, 2 podemos remarcar que el valor de R para la línea de tendencia es 0,9814 un valor cercano a 1, lo que nos permite afirmar que la función lineal se ajusta de manera óptima a los puntos de la gráfica 1, y que probablemente omitiendo errores de medición y de preparación, la relación entre molaridad y absorbancia se comporta como una función lineal. También se puede deducir que el procedimiento no ha sido perfecto, ya que el valor de la concentración cuando la absorbancia es igual a 0 debería ser 0, opuesto a esto si reemplazamos una absorbancia igual a 0 en la formula lineal obtenemos un valor de 0,0121 mol/ L.
Conclusiones: Se obtuvo la concentración de la solución problema a partir de absorbancia, gracias a la aplicación de la prueba de colorimetría y métodos estadísticos pertinentes. Se aplicaron los conceptos básicos referentes a ionización electrolítica y disociación, para comprender las razones por las cuales algunas sustancias conducen electricidad mientras que otras no. Grafica 1. Curva de calibración colorimétrica
Agradecimientos:
Despejando la formula
La solución problema tiene una absorbancia de 0,674, por lo tanto su concentración molar es igual -5 a 4,48x10
Discusión de resultados: En la práctica de conductividad, no todas las sustancias, soluciones y disoluciones conducían la electricidad, esto debido a varios factores. En el caso de las sustancias sólidas, la mayoría a pesar de ser compuestos iónicos no conducen la energía debido a las altas fuerzas de atracción entre sus
Al profesor Coco por entender el percance con el pre-informe de la práctica, y al monitor Michael por estar siempre presente para resolver nuestras dudas.
Bibliografía: [1].Ardila, H.D.; Cubillos, G.I.; Farías, D.M.; Molina, M.F.; Moreno, L.C.; Palomeque, L.A.; Rubiano, C.C.; Soto, C.Y.; Umaña, Y.A. (2014).Laboratorio de técnicas básicas en química.; Bogotá D.C.; Departamento de química Universidad Nacional De Colombia
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