INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA NACIONAL DE CIENCIAS BIOLÓGICAS
FISICOQUÍMICA FARMACÉUTICA. PRACTICA 1 – MEDICIONES DE CONDUCTIVIDAD.
EQUIPO 1
INTEGRANTES: DE LA CRUZ HERNÁNDEZ ANA KAREN. GALICIA CHÁVEZ VERÓNICA. LÓPEZ BURIAN ERIKA JANET.
GRUPO: 4FV1
PROFESOR: MAYLET HERNANDEZ.
FECHA DE ENTREGA:
21 de septiembre de 2015
PRACTICA 1.MEDICIONES DE CONDUCTIVIDAD.
MEDICIONES DE CONDUCTIVIDAD. INTRODUCCION. La conductividad (o conductancia específica) de una solución de electrolito es una medida de su capacidad para conducir la electricidad. La unidad SI de conductividad es el siemens por metro (S/m). La conductividad se determina habitualmente midiendo la resistencia AC de una solución entre dos electrodos. Las soluciones diluidas siguen las leyes de Kohlrausch de la dependencia de la concentración y la aditividad de las concentraciones iónicas. Onsager dio una explicación teórica de la ley de Kohlrausch por extensión de la ecuación de Debye –Hückel. La conductividad eléctrica de una solución de un electrolito se mide determinando la resistencia de la solución entre dos electrodos planos o cilíndricos separados por una distancia fija. La resistencia se mide con un conductímetro. Electrolitos fuertes; Los electrolitos fuertes son capaces de disociarse completamente en solución. La conductividad de una solución de un electrolito fuerte a baja concentración sigue la ley de Kohlrausch:
Donde se conoce como la conductividad molar limitante, K es una constante empírica y c es la concentración de electrolito. (Limitante aquí significa "en el límite de la dilución infinita”.) Por otra parte, Kohlrausch también encontró que la conductividad limitante de aniones y cationes son aditivas: la conductividad de una solución de sal es igual a la suma de las contribuciones a la conductividad de los cationes y los aniones. Donde:
y son el número de moles de cationes y aniones, respectivamente, que se crean en la disociación de 1 mol del electrolito disuelto;
y son las conductividades molares limitantes de los iones individuales. Electrolitos débiles: Un electrolito débil es aquel que no está totalmente disociado. Típicos electrolitos débiles son los ácidos débiles y las bases débiles s. La concentración de iones en una solución de un electrolito débil es menor que la concentración de dicho electrolito. Para los ácidos y las bases la concentración puede calcularse cuando se conoce el valor o los valores de las constantes de disociación ácida. Para un ácido monoprótico, HA, con una constante de disociación K a, se puede obtener una expresión explícita para la conductividad como una función de la concentración, c, conocida como ley de dilución de Ostwald.
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PRACTICA 1.MEDICIONES DE CONDUCTIVIDAD.
Aplicación: Las medidas de conductividad se utilizan de forma rutinaria en muchas aplicaciones industriales y medioambientales como un modo rápido, barato y fiable de medir el contenido iónico en una solución. Por ejemplo, la medida de la conductividad del producto es un modo típico de supervisar instantánea y continuamente la tendencia del funcionamiento de los sistemas de purificación del agua. OBJETIVOS.
Determinar la variación de la conductividad específica y de la conductividad equivalentes a diferentes concentraciones de soluciones de electrolitos fuertes y débiles. Determinar la dependencia entre la conductividad y el grado de disociación.
DESARROLLO EXPERIMENTAL. (Diagramas de flujo de cada una de las integrantes al final de la práctica). Material. -
1 Conductímetro. 1 Celda de conductividad. Vasos de precipitados. 1 Pizeta.
Reactivos. Soluciones de HCl, CH3COOH, NaOH, y NaCl a concentraciones de 0.1 N (valorada), 1.0, 2.0 y 3.0.A partir de las soluciones de 0.1 N, hacer disoluciones decimales hasta 0.0001 N Procedimiento. Utilizando un conductímetro, efectuar las lecturas de conductancia de cada una de las soluciones de electrólito proporcionadas. Las determinaciones se harán en orden ascendente de concentración, a una temperatura constante.
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PRACTICA 1.MEDICIONES DE CONDUCTIVIDAD.
MEMORIA DE CÁLCULO.
De esta manera se sacaron los datos de las tablas. (Ejemplo de la tabla de electrolito fuerte NaOH a solucion 0.01N). G.- Para conductancia. G=
Lc 10x6
G=
4.84 10x6Ω
= 0.00484Ω −
Donde: G=Conductancia. Lc=Lectura de Conductancia. X.- Para conductividad especifica. =
= 0.00484Ω −
1 0.12
= 0.000484 Ω− −
Donde: X= Conductividad especifica. G= Conductancia. l= Longitud en centímetros. A= Área en centímetros cuadrados. Λ. Para conductividad equivalente. =
1000
=
0.000484 Ω− − (1000− −) 0,01 mol
= 48.8
2
Donde: Λ= Conductividad equivalente. X= Conductividad especifica. C= Concentración en equivalente por litro. ∝.- Para el grado de disociación.
∝=
2 = 1.448884897 33.405
48.8 ∝=
Donde: ∝=Grado de disociación. Λ= Conductividad equivalente. Λ0= Conductividad a dilución infinita.
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PRACTICA 1.MEDICIONES DE CONDUCTIVIDAD.
Determinación de la conductividad equivalente a dilución infinita de la gráfica. Se obtuvo sacando la ordenada de la gráfica Λ vs C1/2 NaOH: 29.21 HCl: 44.42 CH3COOH= 34.90 Determinación de la conductividad equivalente a dilución infinita para electrolitos, por la ecuación de Kolhrausch “De la migración independiente de los iones”.
Se obtiene sacando la suma de los iones y aniones de la disociación de las diluciones. (Los valores se sacan de tablas). Para NaOH Na++OH-= 5.011+19.91=24.8 Para HCl=42.61 Para CH3COOH=39.05
RESULTADOS
TABLAS DE ELECTROLITOS.
Tabla para electrolito fuerte: NaOH
Dilución
C
Raíz C
Litro/ Eq.
solución Eq./litro
raíz c
Agua
G conductancia unidades lectura
68.39
uS
conductancia Ω -1 (siemens)
K
Λ
conductividad conductividad especifica Ω equivalente 1 cm -1
Λo
grado de disociación
1000
0.001 N 0.03
164.9
uS
0.0001649
0.00001649
16.46
0.492740608
100
0.01 N
0.1
4.84
mS
0.00484
0.000484
48.4
1.448884897
10 20 1
0.1 N 0.5 N 1N
0.32 0.07 1
17.88 82.4 147.2
mS mS mS
0.01788 0.0824 0.1472
0.001788 0.00824 0.01472
17.88 16.84 14.72
0.535249214 0.50411615 0.440652597
0.5
2N
1.41
245
mS
0.245
0.0245
12.25
0.36671157
5
PRACTICA 1.MEDICIONES DE CONDUCTIVIDAD.
Tabla para electrolito fuerte: HCl
DILUCIÓN
C
Litro/ Eq.
solucion Eq./litro
RAIZ C raíz c
Agua
G conductancia unidades conductancia Ω -1 (siemens) lectura
77.6
uS
K
Λ
conductividad especifica
conductividad equivalente
grado de disociación
1000
0.001 N 0.03
74.82
uS
7.48E-05
7.482E-06
7.482
0.135409
100
0.01 N
0.1
10.56
mS
0.01056
0.001056
105.6
1.911139
10
0.1 N
0.32
14.33
mS
0.01433
0.001433
14.33
0.259343
20
0.5 N
0.7
61.64
mS
0.06164
0.006164
12.328
0.223111
1
1N
1
129.1
mS
0.1291
0.01291
12.91
0.233644
0.5
2N
1.41
316
mS
0.316
0.0316
15.8
0.2859
Tabla para electrolito débiles: CH3COOH Dilución
C
Litro/ Eq.
solución Eq./litro
RAIZ C raíz c
Agua
G conductancia lectura
unidades
68.39
mS
K
Λ
conductancia conductividad conductividad Ω -1 (siemens) especifica equivalente
Λo
grado de disociación
1000
0.001 N 0.03
79.69
mS
0.07969
0.007969
7969
1.389852975
100
0.01 N
0.1
87.16
mS
0.08716
0.008716
871.6
0.152013534
10
0.1 N
0.32
155.6
mS
0.1556
0.01556
155.6
0.027137799
20
0.5 N
0.7
386
mS
0.386
0.0386
77.2
0.013464255
1
1N
1
941.5
mS
0.9415
0.09415
94.15
0.016420461
0.5
2N
1.41
1187
mS
1.187
0.1187
59.35
0.010351082
6
PRACTICA 1.MEDICIONES DE CONDUCTIVIDAD.
k vs C 0.14
0.12
a c 0.1 i f i c e p s e 0.08 d a d i v i 0.06 t c u d n o 0.04 C
0.02
0 0
1
2
3
4
5
6
7
Concentracion NaOH
HCl
CH3COOH
Grafica 1. Curvas de conductividad específica contra la concentración mol de todos los electrolitos estudiados. Λ vs C1/2 NaOH
HCl
120
100 e t n e l a v i u q e d a d i v i t c u d n o C
80
60
40
20
0 0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
Concetracion 1/2
Grafica 2. Curva de conductividad equivalente contra la raíz de la concentración de electrolitos fuertes 7
PRACTICA 1.MEDICIONES DE CONDUCTIVIDAD.
Λ vs C1/2 9000 8000 e 7000 t n e l a 6000 v i u q e 5000
d a d i 4000 v i t c u 3000 d n o C 2000
1000 0 0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
C 1/2 CH3COOH
Grafica 2. Curva de conductividad equivalente contra la raíz de la concentración de electrolito débil. Resultado de la ordenada de la gráfica para electrolitos. NaOH: 29.21 HCl: 44.42 CH3COOH= 34.90 ANALISIS DE RESULTADOS.
Al graficar la conductividad especifica vs la concentración de los electrólitos, se puede observar una tendencia a la linealidad en todos los casos. El ajuste a la recta es bastante bueno, siendo mayor a 0.80 en todos los casos. Esto permite decir que se cumple la ley de Kohlrausch para estos casos. Si comparamos los valores obtenidos, podemos ver que la conductividad varía con la concentración de las soluciones. Esta aumenta a medida que la concentración lo hace, ya que incremente también el número de iones por unidad de volumen en la solución. También, se puede observar que la conductividad del HCl es mayor a la de las demás. Esto se debe a que el ion H+ presenta una gran velocidad. Cada ion H+ intercambia su protón al azar con las moléculas de agua que lo rodean, y así, logra avanzar más rápido que, por ejemplo, un ion Na+, que está rodeado de moléculas de agua y es más grande y, por tanto, avanza más lento. El error obtenido es bajo, por lo que se puede decir que el experimento fue eficiente para calcular el la conductividad de electrolitos débiles, como es el ácido acético. En la gráfica la representación es una curva asintótica; muy característica de los electrólitos débiles, como lo es el ácido acético, en ella del electrólito 8
PRACTICA 1.MEDICIONES DE CONDUCTIVIDAD.
débil aumenta con la dilución. La razón de este es que la disminución de la conductividad específica está más que compensada por el aumento en el valor l/N en la dilución y por lo tanto se incrementa. Las K del ácido acético comienzan en valores bajos en soluciones diluidas y crecen mucho más gradualmente, así porque en estos el incremento en el número de iones por unidad de volumen de solución no puede ser tan grande debido a la cambiante ionización parcial del soluto, y en consecuencia la conductancia no crece rápidamente como en los electrólitos fuertes. Los resultados que nos arrojó el experimento no son muy diferentes a lo que encontramos en la literatura. Algunas causas de error que pudieron afectar al experimento se deben principalmente al manejo del conductímetro y a su lavado, así como también a una variación de la temperatura. Afortunadamente, este hecho parece no haber afectado los valores tomados. El buen lavado del instrumento es esencial para evitar que restos de la solución medida en la celda afecten a las siguientes mediciones. CONCLUSIONES.
Se determinó la variación de conductividad específica y conductividad equivalente a diferentes concentraciones de soluciones de electrolitos d ébiles y fuertes. Se determinó la dependencia entre la conductividad el grado de d isociación. Se comprobó que la ley de Kohlrausch cumple para soluciones diluidas de electrólitos fuertes (HCl y el NaOH), así como para los débiles (CH3COOH) La conductividad específica (K) disminuye conforme la concentración disminuye mientras que la conductividad equivalente aumenta al disminuir la concentración de la disolución.
BIBLIOGRAFIA.
LEVINE, IRA, Físico-química, tercera edición, Ed. Mc Graw Hill, Madrid, 1994, pág.: 576-590Conductancia de electrolitos. En: http://www.scribd.com/doc/22810615/LabFiquiII-ConductanciaDeLosElectrolitos Conductividad. En:http://www.frlp.utn.edu.ar/materias/fiquimica/conductividad.pdf
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