UMSA
FACULTAD DE TECNOLOGIA CARRERA QUIMICA INDUSTRIAL
ELECTROQUIMICA CONDUCTIVIDAD DE SOLUCIONES ELECTROLITICAS
NOMBRE: JORGE LUIS CALLE
DOCENTE : ING MEJIA
MATERIA: ELECTROQUIMICA
FECHA: 23- 09-2015
CODUCTIVIDAD DE SOLUCIONES ELECTROLITICAS
Obj!"#$% Determinar la Conductancia “C”, Conductancia específica “к”, Conductancia equivalente de soluciones a diferentes concentraciones. Además analizar el comportamiento de éstas.
F&'()*'!$ !$+",$ La conductividad o conductancia especí!ca" de una soluci#n de electrolito es una medida de su capacidad para conducir la electricidad. La unidad $% de conductividad es el siemens por metro $&m". Las medidas de conductividad se utilizan de forma rutinaria en muc'as aplicaciones industriales ( medioam)ientales como un modo rápido, )arato ( !a)le de medir el contenido i#nico en una soluci#n.* +or eemplo, la medida de la conductividad del producto es un modo típico de supervisar instantánea ( continuamente la tendencia del funcionamiento de los sistemas de puri!caci#n del a-ua. n muc'os casos, la conductividad está directamente vinculada a la cantidad de s#lidos totales disueltos/D$". l a-ua desionizada de alta calidad tiene una conductividad de 0,0 1$&m, el a-ua pota)le típica en el ran-o de 0203 m$&m, mientras que el a-ua de mar cerca de 0 $&m. 4 es decir, la conductividad del a-ua de mar es un mill#n de veces ma(or que el a-ua desionizada". La conductividad se determina 'a)itualmente midiendo la resistencia AC de una soluci#n entre dos electrodos. Las soluciones
diluidas si-uen las le(es de 5o'lrausc'de la dependencia de la concentraci#n ( la aditividad de las concentraciones i#nicas. 6nsa-er dio una e7plicaci#n te#rica de la le( de 5o'lrausc' por e7tensi#n de la ecuaci#n de De)(e89:c;el.
D'","$'% La resistencia R, es proporcional a la distancia l entre los electrodos e inversamente proporcional al área transversal de la muestra A. scri)iendo ρ r'o" para n la práctica la sonda de conductividad se cali)rautilizando disoluciones de resistencia específica conocida, < =, por lo que los valores de l ( A son datos de dise>o de la sonda.? $i la resistencia de la soluci#n de cali)raci#n es R=, se o)tiene una constante de sonda, C@
La conductividad específica, ;appa" es la recíproca de la resistencia especí!ca@
La conductividad tam)ién es dependiente de la temperatura. La conductividad de una soluci#n que contiene un electrolito depende de la concentraci#n del electrolito. +or lo tanto es conveniente dividir la conductividad especí!ca por la concentraci#n. ste cociente se denomina conductividad molar, es denota por Bm
E.,!+$."!$% /&+!% Los electrolitos fuertes son capaces de disociarsecompletamente en soluci#n. La conductividad de una soluci#n de un electrolito fuerte a )aa concentraci#n si-ue la le( de 5o'lrausc'@
donde se conoce como la conductividad molar limitante, K es una constante empírica ( c es la concentraci#n de electrolito. Limitante aquí si-ni!ca en el límite de la diluci#n in!nita ." +or otra parte, 5o'lrausc' tam)ién encontr# que la conductividad limitante de aniones ( cationes son aditivas@ la conductividad de una soluci#n de sal es i-ual a la suma de las contri)uciones a la conductividad de los cationes ( los aniones. donde@ -
(
son el nmero de moles de cationes ( aniones,
respectivamente, que se crean en la disociaci#n de * mol del electrolito disueltoE -
( son las conductividades molares limitantes de los iones individuales.
La ta)la si-uiente da los valores de las conductividades molares limitantes de iones seleccionados.
C$'(&,!"#"()( ."*"!)'! "$'% )&) ) 29 425 C6 C)!"$' %
780 *S *2*$.-1
A'"$' 7-0 *S % *2*$.-1
9F
GH.IJ
692
*I.I*
LiF
G.?JI
Cl2
K.JGH
aF
0.3**
Mr2
K.?H
5 F
K.G03
%2
K.J?
N-4F
*3.J*4
$6H42
*0.IJ
Ca4F
**.I33
6G2
K.*H
Ma4F
*4.K4?
C9GC642 H.3I
Ona interpretaci#n te#rica de estos resultados fue proporcionada por la ecuaci#n de De)(e29:c;el26nsa-er.
donde A ( B son constantes que dependen solamente de cantidades conocidas como temperatura, car-as de los iones ( la constante dieléctrica ( la viscosidad del disolvente. Como el nom)re su-iere, esta es una e7tensi#n de la teoría de De)(e89:c;el, de)ida a6nsa-er. s un -ran é7ito para soluciones a )aa concentraci#n.
E.,!+$."!$% (b".% On electrolito dé)il es aquel que no está totalmente disociado. /ípicos electrolitos dé)iles son los ácidos dé)iles ( las )ases dé)iles s. La concentraci#n de iones en una soluci#n de un electrolito dé)il es menor que la concentraci#n de dic'o electrolito. +ara los ácidos ( las )ases la concentraci#n puede calcularse cuando se conoce el valor o los valores de lasconstantes de disociaci#n ácida. +ara un ácido monopr#tico, 9A, con una constante de disociaci#n K a, se puede o)tener una e7presi#n e7plícita para la conductividad como una funci#n de la concentraci#n, c, conocida como le( de diluci#n de 6stPald.
C$','!+),"$'% .#)()% /anto la le( de 5olrausc' como la ecuaci#n de De)(e29:c;el26nsa-er descri)e lo que ocurre cuando la concentraci#n de electrolito aumenta por encima de cierto valor. La raz#n es que cuando la concentraci#n aumenta la distancia media entre cationes ( aniones disminu(e, de modo que 'a( una ma(or interacci#n i#nica. $i ello constitu(e una asociaci#n de iones es discuti)le. $in em)ar-o, a menudo se considera que los cationes ( aniones interactan para formar un par i#nico. Así, el electrolito se trata como si fuera un ácido dé)il ( se puede o)tener una constante,K , para el equili)rio@ AF F M2 AFM2 5QRAFSRM2S&RAFM2S Davies descri)e los resultados de tales cálculos con -ran detalle, pero a!rma que K no necesariamente de)e ser considerada como una verdadera constante de equili)rio, sino más )ien, que la inclusi#n del términoasociación de iones es til para e7tender el ran-o de )uena concordancia entre los datos de conductividad te#ricos ( e7perimentales. $e 'an 'ec'o varios intentos para e7tender el tratamiento de 6nsa-er a soluciones más concentradas. La e7istencia del llamado mínimo de conductancia 'a demostrado ser un tema controvertido en lo que respecta a la interpretaci#n. Tuoss ( 5raus 'an su-erido que es causado por la formaci#n de tripletes i#nicos, ( esta su-erencia 'a reci)ido al-n soporte recientemente.
;)+! <=+"*'!). M)!+").% • • •
Uasos de precipitaci#n de 403 ml * amperímetro AC 32* A * foco
• • • •
Dos electrodos de co)re $oporte Alam)res conductores +ro)eta
R),!"#$% • •
C9GC669 concentrado aCl
;+$,("*"'!$% • •
•
•
• •
$e arma el circuito $e conecta el circuito uniendo los electrodos ( se lee la intensidad de corriente en el amperímetro +reparar soluciones de C9GC669 3.3*E 3.*E 3.40E 3.0 ( * Nedir de cada soluci#n 03 ml ( colocar en un vaso de 403ml en el cual se sumer-en los electrodos de Cu ( se lee en el Amperímetro la intensidad de corriente “%” para cada soluci#n +reparar soluciones de aCl 3.3*E 3.*E 3.40E 3.0 ( * Vepetir el procedimiento anterior con estas soluciones
D)!$% > ,).,&.$% D)!$% • • • • • •
n serie voltímetro Q 443 RUS te#rico p Q 443.0 RUS práctico +otencia Q J3 Watts %p Q 3.HG A práctico Diámetro Q 4.G cm RCS C9GC669&aCl 3,3* 3,* 3,40 3,0 *,3
% C9GC669 3,4? 3,GJ 3,GI 3,H3 3,H3
% aCl 3,H3 3,HG 3,HG 3,HG 3,HG
Calculos:
Intensidad teórica: P= EI
I teórico =
P 60 W = = 0.273 A E 220 V
I teórico =0.273 A
R teórica: E= RI
E 220 V Rteórico = = = 805.86 Ω I 0.273 A
Resistencias del foco “R f ” y de las disoluciones. R Si para cada concentración. RTi= R f + RSi RSi = R Ti− R f
Hallando R del foco: Rfoco=
E prac I prac
=
2 20.5 V 0.43 A
=512.79
Ω
Rfoco=512.79 Ω
Para el electrolito fuerte (NaCl)
-
Solución 0.01N E prac 220.5 V = =551.25 Ω RT 1= 0.40 A I S 1
RS 1 =551.25−512.79 = 38.46 Ω
-
Solución 0.1N E prac 220.5 V = =512.79 Ω RT 2= I S 2 0.43 RS 2 =512.79−5 12.79= 0 Ω
-
Solución 0.25N E prac 220.5 V = =512.79 Ω RT 3 = 0.43 A I S 3 RS 3 =512.79 −512.79 =0.00 Ω
-
Solución 0.5N E prac 220.5 V RT 4 = = =512.79 Ω 0. 43 A I S 4 RS 4 =512.79 −512.79=0.00 Ω
-
Solución 1.0N E prac 2 20.5 V RT 5 = = =512.79 Ω I S 5 0.43 A RS 5 =512.79 −512.79 =0.00 Ω
Para el electrolito debil (CH3CH)
-
Solución 0.01N E prac 220.5 V RT 1= = =787.5 Ω I S 1 0.28 A RS 1 =787.5 −5 12.79=274.71 Ω
-
Solución 0.1N E prac 220.5 V RT 2= = =612.5 Ω I S 2 0.36 A RS 2 =612.5−512.79 =99.71 Ω
-
Solución 0.25N E prac 2 20.5 V = =565.38 Ω RT 3 = I S 3 0.39 A RS 3 =565.38−512.79 =52.59 Ω
-
Solución 0.5N E prac 220.5 V = =551.25 Ω RT 4 = 0.40 A I S 4 RS 4 =5 51.25−5 12.79 =38.46 Ω
-
Solución 1.0N E prac 220.5 V = =551.25 Ω RT 5 = 0.40 A I S 5 RS 5 =551.25−512.79 =38.46 Ω
Conductancia “C” para las disoluciones 1
C = R
Para el elctrolito fuerte (NaCl)
-
Solución 0.01N
1
1
−4
C 1 = = Mho =26.0∗10 R1 38.46 Ω
-
Solución 0.1N 1
1
C 2 = = =∄ Mho R2 51.90 Ω
-
Solución 0.25N 1
1
= ∄ Mho C 3 = = R3 0.00 Ω
-
Solución 0.5N C 4=
-
1
R4
=
1 0.00 Ω
=
∄ Mho
Solución 1.0N 1
1
C 5 = = = ∄ Mho R5 0.00 Ω
Para el electrolito débil (CH3CH)
-
Solución 0.01N 1
1
−4
C 1 = = = 36.4∗10 Mho R1 274.71 Ω
-
Solución 0.1N 1
1
−3
C 2 = = = 10.0∗10 Mho R2 99.71 Ω
-
Solución 0.25N 1
1
−3
=19.0∗10 C 3 = = Mho R3 52.59 Ω
-
Solución 0.5N C 4=
-
1
R4
=
1 38.46 Ω
−3
= 26.0∗10
Mho
Solución 1.0N 1
1
−3
=26.0 ∗10 C 5 = = Mho R5 38.46 Ω
Conductividad específica “к” para cada solución.
l ! 2.3 c" # ! 1$.% c"2
Para el electrolito fuerte (NaCl)
-
Solución 0.01N 1
k 1=
-
R1
1
l
∗
=
A
38.46 Ω
cm
∗2.3 2
16.8 cm
k 2=
R2
=
0.00 Ω
∗2.3
cm
2
16.8 cm
=
∄
=
∄
=
∄
=
∄
R3
1
l
∗
=
A
k 4=
0.00 Ω
∗2.3
16.8 cm
1
l
∗
R 4
=
A
cm
2
k 5 =
0.00 Ω
∗2.3
16.8 cm
cm
2
R5
1
l
∗
A
=
0.00 Ω
∗2.3
16.8 cm
cm
2
Para el electrolito debil (CH3CH)
Solución 0.01N 1
k 1=
R1
1
l
∗
=
A
274.71 Ω
∗2.3
cm −
= 4.98∗ 10
2
16.8 cm
1
4
Ωcm
Solución 0.1N 1
k 2=
-
1
Ω cm
1
Ω cm
Solución 1.0N 1
-
Ω cm
Solución 0.5N 1
-
1
Solución 0.25N k 3 =
-
1
l
∗
A
1
-
Ω cm
Solución 0.1N 1
-
1
−3
=2.23∗10
R2
1
l
∗
A
Solución 0.25N
=
99.71 Ω
∗2.3
cm −3
2
16.8 cm
=1.37∗10
1
Ω cm
1
Ω cm
1
k 3 =
-
R3
52.59 Ω
=
A
∗2.3
cm −
16.8 cm
= 2.6∗10
2
1
3
Ω cm
Solución 0.5N 1
k 4=
-
1
l
∗
R 4
1
l
∗
=
A
3 8.46 Ω
∗2.3
cm
1
−3
16.8 cm
=3.56∗10
2
Ω cm
Solución 1.0N 1
k 5 =
R5
1
l
∗
A
=
38.46 Ω
∗2.3
cm −
16.8 cm
= 2.56∗10
2
1
3
Ω cm
Conductividad equivalente “ &'
i
1000 k i
=
N
Para el electrolito fuerte (NaCl)
-
Solución 0.01N =
1000 k 1
1
-
=
=
1000 k 2
N
=
1000∗1.36∗∄ 0.1
1000 k 3
N
=
1000∗∄ 0.25
=
1000 k 4
N
=
1000∗∄ 0.5
2
cm =∄ Ω eq − gr
2
cm =∄ Ω eq − gr
Solución 1.0N 5
=
1000 k 5
N
−6
=
1000∗2.55∗10 1.0
2
2
cm =∄ Ω eq− gr
Solución 0.5N 4
-
0.01
Solución 0.25N 3
-
=
2
cm =223 Ωeq − gr
Solución 0.1N 2
-
N
−3
1000∗2.23∗10
cm =∄ Ω eq − gr
Para el electrolito debil (CH3CH)
-
Solución 0.01N 1
-
=
1000 k 1
N
−4
=
1000∗ 4.98∗10 0.01
Solución 0.1N 2
-
=
1000 k 2
N
−
=
1000∗1.37∗10
3
0.1
2
cm =13 . 7 Ω eq −gr
Solución 0.25N =
3
-
1000 k 3
N
−3
=
1000∗2.6∗10 0.25
2
cm = 10.4 Ω eq − gr
Solución 0.5N 4
-
=
1000 k 4
N
−3
=
1000∗3.56∗10 0.5
2
cm = 7.12 Ωeq − gr
Solución 1.0N =
5
1000 k 5
N
−3
=
1000∗2.56∗10 1.0
Su#erencia: & ! f ( √ c )
c: concentración nor"al
√ c ! √ 0.01=0.10 1
√ c ! √ 0.1=0.32 2
√ c ! √ 0.25=0.50 3
4
!
√ 0.5=0.71
√ c ! √ 1.0=1.0 1
#R# * *C+R*I+ ,R+ (NaCl)
?
@
3,* 3,G4 3,0 3,K* *
44G 3 3 3 3
2
cm = 2.56 Ω eq − gr
raficar & ! f (") para cada solución
√ c
2
cm =49.8 Ω eq −gr
#R# * *C+R*I+ /I* (CH 3CH)
?
@
3,* 3,G4 3,0 3,K* *
HI.? *G.K *3.H K.*4 4,0J
RESULTADOS @ CONCLUSIONES
$e determin# la Conductancia “C”, Conductancia específica “к”, Conductancia equivalente de soluciones a diferentes concentraciones. Además se analiz# el comportamiento de éstas. Los electrolitos fuertes tienen conductancias equivalentes elevadas las concentraciones más altas. Las soluciones electrolíticas fuertes dan tam)ién representaciones lineales en soluciones diluidas. Los electrolitos dé)iles son aquellos que tienen conductancias equivalentes )aas a altas concentraciones. l error 'allado en la práctica al analizar el electrolito fuerte puede de)erse a que no se prepar# las soluciones correctamente o a una falla de manipulaci#n lo que produo que no se -enere nin-una resistencia. sa equivocaci#n ocasion# que se lo-rara trazar una recta con tan solo dos datos.
CUESTIONARIO
-
%D%CAV A XO /%+6 D LC/V6L%/6$ +V/C LA$ D%$6LOC%6$ O/%L%YADA$. TODAN/AV lectrolito aCl
s el electrolito fuerte por provenir de una cido fuerte ( una )ase fuerte lectrolito C9GC669 s el electrolito de)il por su disociaci#n incompleta ( es un acido de)il( con una constante de disociaci#n )aísima es el cual es *.K0=*320. -
CZN6 $ +OD D/VN%AV LA$ C6DOC/%U%DAD$ XO%UAL/$ A D%LOC%6$ %T%%/A$ ["\
+ara calcular
[" se o)tiene el valor al e7trapolar la curva
vs √ N
'asta cortar la ordenada, lo que no si-ni!ca que la concentraci#n es cero sino que indica diluci#n in!nita.
-
D/VN%AV
[" +AVA LA$ D%$6LOC%6$ D LA +V]C/%CA
ELECTROLITO FUERTE (NaCl)
Las soluciones electrolíticas fuertes dan tam)ién representaciones lineales en soluciones diluidas que se puede e7trapolar a una concentraci#n cero o a diluci#n in!nita.
@
3
3.* 3.4 3.G 3.H 3.0 3.J 3.K 3.? 3.I
*
?
7trapolando@ AQ 0G*.JGJH MQ 2*4GJ.GJGJ
^ Q A F M_ E $i _Q 3 ^Q
["Q 0G*.JGJH
ELECTROLITO DEBIL (C!COO)
Los electrolitos dé)iles son aquellos que tienen conductancias equivalentes )aas a altas concentraciones. La conductancia equivalente aumenta al reducirse la concentraci#n, 'asta que a una concentraci#n mu( )ao, el aumento es tan -rande que la e7trapolaci#n a diluci#n in!nita se vuelve mu( difícil.
@
3
3.* 3.4 3.G 3.H 3.0 3.J 3.K 3.? 3.I
*
?
-
D/VN%AV LA$ D%N$%6$ DL VC%+%/ XO $ DMV`A O/%L%YAV +AVA +6DV D/VN%AV LA C6DOC/%U%DAD XO%UAL/ D $6LOC%6$ 3.* ^ 3.3* V$+C/%UAN/
+ara una soluci#n de 3.* necesitará *3.333 cm4. +ara una soluci#n de 3.3* necesitará *33.333 cm 4.
BIBLIOGRAFA “XO%N%CA VAL %6VA%CA”
%n-. Coronel
/VA/AD6 VAL D XO%N%CA T%$%CA Díaz +e>a N. %n-eniería 2 Xuímica
Nantell C. L.
