Labo 13 Conductividad de Soluciones Electroliticas

ÍNDICE I. Resumen II. II. Intr Introd oduc ucci ción ón III. Marco Teórico IV. IV. Tablas ablas de datos V. Tabla de Resultados VI. Cálculos VII. Discusión de Resultados VIII. Conclusiones I!. Recomendaciones !. "ibl "iblio io#r #ra$ a$%a %a !I. Cuestionario

.3 .4 .5 .9 .11 .12 .19 .2 .2 .21 .22 .22 .23

I.

RESU RE SUME MEN N

El objetivo de la práctica fue determinar la conductividad de las soluciones acuosas de electrolitos fuertes (HCl) y electrolitos débiles (CH 3COOH) COOH) y cuál era su relación con la concentración y temperatura. ara esto primero se preparó la solución de !Cl "."# $% lue&o 'allamos la normalidad corre&ida del aOH la cual fue de 0.0053 N% usándose para 'allar la norm normali alidad dad co corr rre& e&id ida a del del CH CH3C 3COO OOH H y HC HCll patr patron ones es%% las las cual cuales es fuer fueron on 0.0347 N y 0.042 N respectivamente% para después preparar las soluciones dilu diluci cida dass de es esto toss co comp mpue uest stos os al "."# "."# % "."" ".""   y "."" "."""* "*+ +  de los los electrolitos tanto fuertes y débiles. ,e tituló usando el aOH para calcular la

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e-acta concentración de estas soluciones (los resultados se muestran en la tabla 3 y +). ara la medición de la conductividad se 'i/o uso del aparato de cond co nduc ucti tivi vidad dad%% en el 0ue 0ue se sumer& sumer&ió ió cada soluci solución ón dilu diluid ida a y se leyó leyó la conductividad (tabla * y 1). ,e obtuvo la constante de ioni/ación para el CH 3COOH el valor de 2.69x 10-5 con un error error de 53.71% .2a conductivi conductividad dad en una dilución dilución innit innita a del HCl se  obtuvo a partir de la &ráca y este nos dio 388.5 m'o.cm 4e0uiv cuyo error fue de 8.79 %.

II.

INTROD INT RODUCCI UCCIÓN ÓN

2as me 2as medi dici cion one es de co cond nduc ucti tivi vida dad d se util utili/ i/an an am ampl plia iame ment nte e en muc' muc'as as industrias. or ejemplo% las medidas de conductividad se utili/an para controlar la calidad de los suministros p5blicos de a&ua% en 'ospitales% en el a&ua de las











2as determinaciones de la conductividad reciben el nombre de determinación conducto métricas. Estas determinaciones tienen una cantidad de aplicaciones. En primer primer lu&ar% la conductivi conductividad dad de las soluciones soluciones desempe9a desempe9a un importante importante papel en las aplicaciones industriales de la electrólisis% ya 0ue el consumo de ener&6a eléctrica en la electrólisis depende en &ran medida de ella. 2as determinaciones de la conductividad se usan ampliamente en los estudios de laboratorios. :s6% se las puede usar para determinar el contenido de sal de varias soluciones durante la evaporación del a&ua (por ejemplo en el a&ua de calderas o en la producción de lec'e condensada). 2as basicidades de los ácidos pueden ser determinadas por mediciones de la conductividad. El método conductimétrico puede usarse para determinar las solubilidades de electrólitos escasamente solubles y para 'allar concentraciones de electrólitos en soluciones por titulación.











III. III .

PRINCI PRI NCIPIO PIOS S TEÓRICO TEÓ RICOS S

CONDUCTANCIA ELCTRICA 2a conductancia eléctrica puede clasicarse se&5n los si&uientes tipos;

C!"#$&'" C!"#$&'"(' (' M)&*+(', M)&*+(', la cual es el resultado de la movilidad de los electrones. 2os conductores metálicos se debilitan a temperaturas elevadas ya 0ue es más dif6cil para los electrones atravesar la estructura cristalina cuando los elementos 0ue forman la estructura están en un movimiento térmico más activo.

C!"#$&'"(' E+)&!+&(', la cual es el producto de la movilidad de los iones. iones. 2o 2oss conduc conductor tores es elect electro rol6t l6tico icoss se vuelve vuelven n me mejor jores es conduc conductor tores es al elevarse elevarse la temperatu temperatura% ra% ya 0ue los iones iones pueden moverse moverse a través través de la solu so luci ción ón má máss rápi rápida dame ment nte e a temp temper erat atur uras as más elev elevad adas as cuan cuando do la viscosidad es menor y 'ay menos solvatación de los iones.

S)/(!"#$ S)/(!"#$&!) &!), , son los sólidos 0ue contienen iones junto con vac6os iónicos% los cuales se mueven bajo la in










2a resistencia = de un conductor uniforme es directamente proporcional a su lon&itud l e inversamente proporcional a la supercie s upercie de su sección :. R

=

rl A

r =

RA l

y

2a constante de proporcionalidad r% se dene como resistencia específca , y es la resistencia 0ue opondr6a un cubo del material% 0ue midiera un cent6metro por lado. En la pro-imidad del cero absoluto% la resistencia de los metales se vuelve e-tremadamente e-tremadamente baja. :l trat tratar ar co con n so solu luci cion ones es de elec electr trol olit itos os%% se suel suele e em empl plea earr la conductancia especí específca fca k, es decir% el valor rec6proco de la resistencia espec6ca. 8e este modo; k =

1

r

=

l RA

CONDUCTANCIA EUIALENTE. ara poder representar la conductancia del peso e0uivalente de un electrolito es conveniente introducir el término conductancia equivalente. 2a conduc conductan tancia cia e0uiva e0uivalen lente te >% se obtien obtiene e multip multiplic licando ando la conduc conductan tancia cia espec6 espec6c ca a k por el volumen ? en mililitros% 0ue conten&a un e0uivalente @ &ramo del soluto% es decir% por #"""4C% donde C es el n5mero de e0uivalentes @ &ramo por litro. Λ = Vk =

1000 k C

Como #"""4C tiene las unidades de cm 3 e0uivA# y k tiene las unidades de o'mioA#cm A#% la conductancia e0uivalente tiene las unidades de cm  e0uivA# o'mioA#.











conten&a # e0uivalenteA&ramo de un electrolito disuelto% la solución alcan/ará una altura de ? cent6metros en la celda% y el valor reciproco de la resistencia medida será la conductancia e0uivalente.

IONIACIÓN DE LOS ELECTROLITOS DILES :rr'enius su&irió 0ue el &rado de disociación de un electrolito débil% como el ácido acético% podr6a calcularse basándose en la conductancia ya medida del electrolito y en la conductancia e0uivalente a dilución innita. ,i el cambio en la co condu nduct ctan anci cia a de los los ione ioness a ca caus usa a de la co conc ncen entr trac ació ión% n% se co cons nsid ider era a desp despre reci ciabl able e y se supo supone ne 0ue 0ue la 5nic 5nica a in
Λ Λ0

:un0ue esta ecuación es satisfactoria para los electrolitos débiles% no puede aplicarse a los electrolitos fuertes en los cuales la disociación es prácticamente completa. El cambio en la conductancia e0uivalente de los electrolitos fuertes causada por la concentración% se debe a un cambio en la velocidad de los iones. El e0uilibrio o la constante de ioni/ación ! se obtiene por la ecuación; ( cα ) ( cα ) α c K = = 1 − α c ( c − α ) 2

2a constante de ioni/ación ioni/ación calculada calculada de esta manera% no es independiente independiente de la concentración% lo cual se debe a 0ue se 'an suprimido los coecientes de actividad as6 como la relación entre la conductancia iónica y la concentración.













I. I.

TAULACION DE DATOS  RESULTADOS +.#) 7ablas de datos











  #" "

"." "."# "."" "."""*+

# I. 3.3 .#

"."+ .#I+J#" A3 #.I+IJ#" A3 .IIJ#" A+

T'+' N 04: Volúmenes de NOH  !.!"#N $astados en la valoración de las soluciones de CH#COOH  ;AC
N "." "."# "."" "."""*+

 N'O; #3.#  . #.I

N !)(#' "."3+1 3.3J#" A3 #.+*J#" A3 +.11J#" A+

T'+' N 05: %atos para la preparación del &Cl  !.'( usado en la calibración de Conductímetro > ?C+ <= T)/@)'&$ L
L
T'+' N 07: )ectura de conductividades para las soluciones de CH#COOH N ;AC T)/@)'& L










T'+' N 09: Conductividades específcas obtenidas de las soluciones soluciones * diluciones de CH#COOH N ;AC C&). #) )+#' ?
T'+' N 12: Conductividad equivalente al límite para el CH #COOH * los $rados de disociación para las soluciones de CH#COOH  CH3COOH EJ:C7:



CH3COOH 

,.cm 4e0uiv



CH3COOH

2$7E ,.cm 4e0uiv

P=:8O 8E 8,OC:CQ (a)











=O$E8O .*-#" A NOTA
T'+' N 14: C+lculo de la constante de ioniación CH#COOH teórico * e-perimental ?( C;3COO; TEÓRICO #.1-#" A

?( C;3COO; EPERIMENTAL EPERIMENTAL .*-#" A

% ERROR 3.1#

T'+' N! 15: C+lculo de la conductividad límite de HCl teórico * pr+ctico 2$7E (se&5n &raca) 3II.



.

HCl

∗ SHCl

7EQ=CO +.

F E==O= I.1

CLCULOS

.#) .#) Obten& Obten&a a la consta constante nte de de celda celda a partir partir de la medi medició ción n de la conductividad del !Cl K = L ×

l A











∗ 7omado 7omado −4

12824,6 x 1 0

K =

5.2=

de erryTs erryTs C'emical En&ineerTs Handboo% It' Edition Edition A# −1

S .m x

1m 100 cm

= 13.46 x 1 0

−3

Sx

l A

l −1 =0,9528 c m A

D)&)/(") D)&)/(") +' !")"&' !")"&'(!") (!") )x'&' )x'&' #) #) +' +' !+$(! !+$(!") ")  #(+$(!") ¿ eq − g NaO NaO =¿ eq − g soluci!n soluci!n

8eterminación de la concentración del aOH

≅

"."# con Giftalato de potasio

eq / $ 0italato de potasio 1

¿ eq − g NaO NaO

"#iftalato N ( ( corregida ) = $ % &iftalato x ' gastado NaO N ( ( corregida ) =

0.0117 g −3

204,22 g / molx 10,8 x 1 0 L

N ( ( corregida ) =0,0053 N

8eterminación de la concentración concentraci ón del Ucido acético con aOH y sus diluciones













¿ eq − g NaO NaO =¿ eq − gCl( 0.01 N

N ( ( corregida) =

N ( ( corregida) =

' NaO x N NaO ' Cl 2,0 mLx 0.0053 2 mL

N ( ( corregida) 3,53 x 10 N =

−

3

8e la mism misma a form forma a se 'all 'alla a las las co conc ncen entr trac acio ione ness co corr rre& e&id idas as de las las diluciones de CH3COOH V ". "."" "."" % "."""*+ . 8eterminación de la concentración del HCl con aOH NaO =¿ eq − gCl( 0,05 ¿ eq − g NaO

N ( ( corregida) =

' NaO x N NaO ' Cl











Hallando

la

K =308 x 1 0

−6

conductividad

espec6ca

!

para

−1

S x 0,9528 c m

K =¿

−

1000 x K

N

8onde; ) : Conductividad Conductividadequivale equivalente nte K : : Conductividadespecífica

N : Concentraci!n −4

) =

1000 x 2,9346 x 1 0

−1

S.cm 0,0347≡−g / L

−1

4 %3+* x 1 0 S . c m

Hallando su conductividad e0uivalente ( ) )

) =

el

CH3COOH

"."3+1













= 349. 82

◊

λH+

◊

λCH3C – OO

= 40. 90 Λ ∞ CH = 40.90 + 349.82 3COOH

2

Λ ∞ CH 3COOH = 390.72mho ⋅ cm / equiv

5.6= 5.6=

D)&)/ D)&)/("' ("' )+ '#! '#! #) #) #(! #(!(' ('(K" (K" #)+ C;3COO; )" '#' $"' #) +' !+$(!") !+$(!")  !" )&! F'+!) F'+!) +' !"&'"&) !"&'"&) #) (!"('(K" (!"('(K" #)+ *(#!.

Hallando el &rado de 8isociación del CH3COOH CH3COOH a "."""* "."""* ; α CH 3COOH 0.0347 N =

Λ CH 3COOH 0.0347 N

α CH 3COOH 0.0347 =

Λ∞

8.4562 390.72











8el &ráco: vsN1/2 para el HCl% prolon&ando la recta tra/ada 'asta 0ue corte al e ejje  se puede encontrar el valor de cuando la concentración de HCl tienda a cero. 8el &ráco en el apéndice% es tiene 0ue; 2

Λ∞ HCl = 388.5mho ⋅ cm / equiv

7.8= C!/@') $ )$+&'#! !" +! &)K(!, @'' +' ?( #)+ C; 3COO;  @'' ' #(+$(K" ("G"(&' @'' )+ ;C+. ara 'allar el porcentaje de error aplicamos la si&uiente fórmula; % ERROR

=

Q TEÓRI CA

100% Q TEÓRICA •

ara la constante de ioni/ación; *KITEÓRICO K

= 1. 75x10 -5

PROMEDI O

2. 69x10-5

- Q EXPERIMENTAL

x











I. I.

DISC DISCUS USIÓ IÓN N DE DE RES RESUL ULT TADOS DOS













otra escala donde no se puede diferenciar muy bien con los otros valores 'all 'allad ados os.. :s6 :s6 0ue 0ue por por es esto to no lo co cons nsid ider eram amos os en el prom promed edio io de las las constantes de ioni/ación% lo cual pudo 'aber disminuido el F de error. error. •

En cambio para 'allar la conductividad e0uivalente a dilución innita del HCl nos salió un porcentaje de error de I.1F 0ue creemos 0ue está en lo correcto.











•

En los electrolitos fuertes% la conductividad e0uivalente e-perimenta e-perimenta un leve aumento con la dilución debido a 0ue los iones se mueven más rápido cuando están más separados y no son retenidos por iones de car&a opuesta. El n5m n5mero total otal de ione ones 0ue 0ue tran transp spo orta rta la co corrrien rientte si&ue i&ue sie siendo ndo prácticamente el mismo.

•

2a conducti conductivid vidad ad e0uiva e0uivalen lente te l6mite l6mite

de un ele electr ctroli olito to fuerte fuerte puede puede ser

N

'allada en una &ráfica X vs

% el cual se puede observar una l6nea 0ue

resulta apro-imadamente una recta% la cual e-trapolando a concentración cero ce ro da un valo valorr e-act -acto o de la co cond nduc ucti tivi vida dad d e0ui e0uiva vale lent nte e l6mi l6mite te del del











•

2a temperatura in
•

o solo se debe tener cuidado al medir la conductividad eléctrica del !Cl% sino la de todas las soluciones.











Castellan $., >?isicoquímica@ , 'ra edición, ?ondo 4ducativo interamericano, (A-ico, (A-ico, 'BD. E+$ E+$ FB2 G FBD, FBD, !B G ''.

•

$ar $arón

,.% ,.% 2a 2and ndo o, ZYundame ZYundamentos ntos de Yisico0u6mi isico0u6micaZZ% caZZ% #era Edición% Edición%

Editorial 2imusa% $é-ico% #1I. á& #I A ". •

,amuel Plasstone [Yundamentos de Yisico0u6micaZ% á& 3+ A 3.











7anto 7anto la conductancia espec6ca como la e0uivalente de una solución varia con la concentración% para electrolitos fuertes a concentraciones de varios e0uivalentes por litro% la conductancia espec6ca aumenta marcadamente con el incre incremen mento to de la concen concentra tració ción. n. En contra contraste ste%% las conduc conductan tancia ciass espec6cas de los electrolitos débiles comien/an con valores más bajos en soluciones diluidas y se incrementan muc'o más &radualmente. 8e manera contraria lo 0ue sucede con la conductancia espec6ca% la e0uivalente de los electrolitos fuertes y débiles aumenta con la dilución. 2a ra/ón de todo esto es 0ue 0ue el decr decrem emen ento to en la co cond nduc ucta tanc ncia ia es espe peci cic ca a es ma mayo yorr 0ue 0ue el compensado por el incremento en el valor de #4 C por dilución por lo tanto% : asciende.













: dilución innita todos los iones 0ue se pueden derivar de un electrolito toman parte en la conducción de la corriente por tanto% diluciones 0ue conten&an una e0uivalente 8e electrolitos diferentes poseerán% en estas cond co ndic icio ione nes% s% n5me n5merros e0ui e0uiva vale lent ntes es de ione iones% s% es deci decirr la ca car& r&a a tota totall

Labo 13 Conductividad de Soluciones Electroliticas

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