UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERIA INDUSTRIAL Y DE SITEMAS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA INDUSTRIAL
LABORATORIA DE QUIMICA INDUSTRIAL CURSO: QUIMICA INDUSTRIAL. CICLO: III PROFESOR: ING. OSWALDO CAMASI PARIONA.
INFORME DE PRÁCTICA PRACTICA N°: 3 TITULO: CONDUCTIMETRIA INTEGRANTES:
INTRODUCCIÓN
La conductividad es una propiedad que mide la capacidad con que los portadores altos migran bajo la acción de un campo eléctrico. Para el caso de un conductor iónico, son los cationes y aniones de la solución los que intervienen transporte de la corriente. Donde esta propiedad se estudia el comportamiento de los electrolitos verificando que sigan las layes kohlrausch para el electrolito fuerte, sabemos que el electrolito débil se ajusta a la ley de disolución de Ohra. Conductividad tiene gran aplicación en la química e industrias químico por ejemplo en la determinación de las sales solubles.
I.
II.
OBJETIVOS Determinación de la conductividad específica y conductividad equivocada de las soluciones. Determinación de las ecuaciones de kohlrausch y onsager. Determinación del grado de disolución y la constante de equilibrio de ácidos débiles por conducciones conductímetros
TEORIA
Desde los problemas teóricos fundamentales en electroquímica es dar a conocer como las soluciones de electrolitos conducen la corriente electiva. Sabías que lo conductores metálicos obedecen la ley de ohm:
I= E R
(1)
Donde: I: Es la intensidad de corriente (amperios) E: La fuerza electromotriz o diferencia de potencia eléctrico (voltios) R: Constante de proporcionalidad, llamado resistencia (ohmios) La resistencia de R despende de las dimensiones del conductor:
I= 1D A Donde: 1: longitud E: la fuerza electromotriz o diferencia de potencial eléctrico (voltios) R: constante de proporcionalidad, llamada resistencia (ohmios)
(2)
Las soluciones electrolíticas cumplen la ley de ohm, la misma que los conductores metálicos. El reciproco de la ecuación 2 viene a ser:
I=1A R D1
(3)
Donde: 1/R: conductancia (mhos o ohms -1) 1/D: conductancia especifica o conductividad (LS) mhos cm -1 o ohms-1 cm-1 A: Área de los electrodos planos paralelos (cm 2) 1: distancia entre electrodos (cm) Es decir:
L = Ls A 1
(3)
CONDUCTANCIA: Facilidad que tienen las soluciones electrolíticas de dejar pasar la corriente eléctrica. CONDUCTANCIA ESPECIFICA: Esta facilidad con que una columna de 1 cm de altura y 1 cm2 de sección transversal de solución electrolítica deja pasar la corriente. La conducción electrolítica en las soluciones depende de la concentración de los iones y también de la naturaleza de estos (según su cargo y movilidad) y la conductancia como función de la concentración varía según la condición fuerte o débil de los electrolitos. CONDUCTANCIA EQUIVALENTE (A): Es la conductancia real de un volumen de solución que contiene un peso equivalente del soluto entre electrodos paralelos común cm de separación y un campo eléctrico uniforme entre ellos. Si llamamos: V al volumen en cm 3 de solución que contiene 1 peso equivalente del soluto
A =Ls V
(4)
Si la solución mantiene una normalidad N
A = 1000 N
(5)
Sustituyendo en la ecuación (4).
A= 1000 Ls N
(6)
: mhos cm2 equiv-1 CONSTANTE DE CELDA (K): Las celdas son conductancias usuales no satisfacen los requerimientos para la determinación directa de la conductancia específica, pero es posible determinar el valor de una constante y el factor característico K; denominado la constante de celda, tal que:
L=Ls/K Donde:
A/1 = k -1 Es decir:
K=Ls/L
(7)
ECUACION DE KOHLRAUSCH: Sobre la base de sus conductividades podemos distinguir dos clases de electrolitos: ELECTROLITOS FUERTES: Tales como los ácidos: clorhídrico, nítrico y sulfúrico y sus soles que tiene conductividad equivalente alta, lo cual aumenta moderadamente en el aumento de dilución. ELECTROLITOS DEBILES: Tales como el ácido acético y otros ácidos orgánicos y amoniaco acuoso tienen conductividades equivalentes muy bajas o altas concentraciones, pero estas aumentan grandemente con el incremento de dilución.
Conductancia Equivalente
C1/2 De acuerdo a este comportamiento el grafico, A vs C 1/2 solamente es posible la extrapolación para el caso de los electrolitos fuertes, obteniéndose la ecuación lineal
A=A0-A C1/2
(8)
Ecuación de Kohlrausch En donde: A0: ordenada en el origen (constante) A: pendiente de la recta Es definida como la conductancia equivalente o dilución infinita y es el valor de A extrapolado o concentración cero. ECUACION DE KOHLRAUSCH: La conductancia equivalente a dilución infinita del electrolito esta suma de 2 términos independientes, una característica del catión y el otro del anión. Así:
A0= λ 0+ + λ 0-
(9)
En donde: λ 0+: conductancia equivalente o dilución infinita del catión λ 0-: conductancia equivalente o dilución infinita del anión
Es útil para determinar la conductancia equivalente o dilución infinita, de un electrolito débil, ya que en este caso la conductancia equivalente a dilución infinita no puede determinarse por extrapolación directa. ECUACION DE ONSAGER: Partiendo de la teoría de Deybe Huckel, acerca de las soluciones electrolíticas, Onsager dedujo una ecuación similar a la de Kohlrausch aplicable a soluciones diluidas, que poseen concentraciones menores a 0.02 M; y es de forma
A=A0-(αA0+B) C1/2
(10)
En donde: α y B son constantes que dependen:
Temperatura absoluta de la solución Carga de los iones Z + ZCarga eléctrica Constante dieléctrica del solvente
α: depende de los Faraday de carga viscosidad B: depende de las conductancias iónicas equivalentes a dilución infinita Esta ecuación expresa acertadamente la pendiente limite correcta en un gráfico de A vs C1/2 TEORIA DE ARRHENIUS: Arrhenius opino que el grado de disociación de un electrolito débil, tal como el ácido acético debe determinarse de acuerdo a la siguiente ecuación:
α=A/A0
(11)
Siendo el electrolito débil AB, este se disocia según la ecuación:
A+ + B-
AB
La ecuación (11) es satisfactoria para electrolitos débiles y no puede aplicarse a los electrolitos fuertes, en los cuales la disociación es prácticamente total. CONSTANTE DE EQUILIBRIO: de un electrolito débil Electrolito débil se disocia según la ecuación (I) Inicialmente: C: concentración de AB α: grado de disociación por mol de AB
En el equilibrio (después de la disociación) AB: c – cα A+: cα B-: cα La constante de equilibrio para la ecuación de (I) Kc=[A+] [B-] [AB] Constituyendo la ecuación (II), las concentraciones de las sustancias de equilibrio Kc= Cα2 1-α
III.
EQUIPO Y MATERIALES
Conductímetro modelo Celda de conductividad Termostato Pinzas y soportes Fiolo de 100 ml 5 fiolas de 250 ml Tubo especial para muestras
REACTIVOS:
1. 2. 3. 4.
Solución 0.01 M de KCL Solución 0.1 M de HCl Solución 0.1 M de CH 3 COOH Solución 0.1M NaCl
5. Solución 0.1 M CH 3COONa
IV.
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
Este seguro que el conductímetro este en su corrector selector de voltaje (220 V) y conéctelo a la línea de fuerza. Poner en el switch en la posición de encendido “ON” y dejar que el instrumento se
caliente, mínimo por 30 minutos. Colocar el switch de medida calibrado en la posición de calibrado y normalizar el conductímetro con agua de conductividad. AGUA DE CONDUCTIVIDAD: El agua destilada de uso común no sirve para este experimento porque tiene elevada conductancia producida por el CO 2 disuelto procedente del aire. Este CO2 se elimina sirviendo el agua destilada y colocándola, mientras está muy caliente, en un fresco, que es llenado totalmente y se tapa con un capuchón También puede utilizarse agua destilada pasada por una resina de intercambio iónico para des ionizarla. Luego se procede a medir las conductancias con sumo cuidado y precaución, calibrando para cada medición, habiéndose colocado antes el switch de medida calibrado en la posición de medida por el valor más alto de conductancia. 1) - 0.01 M KCl 2) - 0.1 M H Cl 3) – 0.01 M H Cl 4) – 0.001 M HCl 5) – 0.1 CH3 COOH
CONCLUSIONES
A medida que la concentración disminuye, las conductividades equivalentes aumentan debido a que los iones cargados no pueden ejercer influencia unos sobre otros al moverse hacia los electrodos, esto especialmente en soluciones de electrólitos débiles.
El grado de disociación de los iones aumenta con la dilución, es por eso que en una dilución infinita la conductividad la conductividad infinita depende de la velocidad de los iones, así como la temperatura a la que se trabaja ya que a mayor temperatura aumentara.
RECOMENDACIONES
El electrodo para la medición deberá ser lavado muy bien y totalmente secado para evitar que lleve impurezas a las demás soluciones.
La temperatura debe ser mantenida constante para evitar, también errores en la toma de las conductividades de las diferentes soluciones.
Antes de utilizar el conductimetro con las soluciones y diluciones se debe estandarizar a la temperatura observada.
Debe valorarse cuidadosamente cada solución para obtener una concentración precisa de cada solución.
V.
BIBLIOGRAFIA
Daniels and others: “experimental physical Chemistry” Six edition. Kogakusha
Company. Findlay, Alexander: “Prácticas de Fisico -Química” Editorial medico
Buenos Aires. Moore, W: “Physical Chemistry” Fourth edition . Lo
quirúrgica.
