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CONDUCTIVIDAD DE SOLUCIONES ELECTROLTICAS

I.RESUMEN

El objetivo de la prctica es determinar la conductividad de solucionesacuosas de electrolitos fuertes, dbiles y su relacin con la concentracin y

temperatura.

El laboratorio se encontr a las siguientes condiciones ambientales, a una

temperatura de 23C, un porcentaje de umedad de !"# y una presin

atmosfrica de "$% mm&g.

En la prctica se prepar '%% m( de solucin de )Cl %.%'* y 2+% m( de

soluciones %.%', %.%%2, %.%%$ , tanto de C&3C--& como de &Cl a partir de

la solucin %.%+ de cada una de ellas. (uego valorar las soluciones de

a-&, &Cl y C& 3C--& proporcionadas por el profesor, as/ como las

diluciones preparadas anteriormente. En el caso de la soda se us biftalato

de potasio como patrn primario.

0 continuacin se calibr el conduct/metro de la manera indicada por el

profesor con la solucin estndar &'"%3% y empe1amos la lectura de

conductividad de las soluciones.

(os resultados obtenidos en la e periencia fueron conductividadesequivalentes para el &Cl ' 3."!3, '3+.3%", '4.+!2, '2.34+ 56.cm 2.e7 8' 9medidos a las concentraciones de %.%+'2 , %.%'' , %.%%'!$ , %.%%%$+

respectivamente: conductividades e7uivalentes para el &0c ".2%4, '$.2"+,

33. !, +".'+ 56.cm 2.e7 8' 9 medidos a las concentraciones de %.%+%' ,

%.%'%%3 , %.%%2%2 , %.%%%$+ respectivamente: conductividad lmite

para el &Cl fue de370 S.cm

2.eq

1

y para el &0c fue de350 S.cm

2.eq

1

obtenidos a partir de sus respectivas grficas. (os errores obtenidos en las

conductividades l/mites fueron para el &Cl 7.62 y para el &0c 4.70 .

II. OBJETIVOS

FISICOQUMICA II Pgina 1
http://www.monografias.com/trabajos16/objetivos-educacion/objetivos-educacion.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos16/objetivos-educacion/objetivos-educacion.shtml

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;eterminacin de la conductividad de soluciones acuosas de electrolitos

fuertes y dbiles y su relacin con la concentracin y temperatura.

III. FUND MENTO TE!RI"O

(a conductividad es la capacidad 7ue tienen las sustancias para conducir la

corriente elctrica, esta conduccin puede llevarse a cabo mediante

electrones, iones en disolucin o iones gaseosos. (a conductividad de las

disoluciones se puede e presar como

"onductividad el#ct$ica % L &' Es la inversa de la resistencia ofrecida por

una solucin al paso de la corriente elctrica. 6u unidad es mho , ohm 1

o Siemen (S ) .

L=1

R= 1

. A

l (1 )

;nde

es la resistividad y

1

es la conductividad espec/ficak

, la

cual depende de la naturale1a del electrolito y su concentracin, y se

e presa en S.cm1

: y Al depende de aspectos geomtricos

relacionados con la celda de conductividad. -rdenando adecuadamente la

ecuacin (2 ) se tiene

k = L( l A)(2 )

(a relacinl

A se denomina constante de celda, donde l es distancia

entre los electrodos y A , rea de los mismos.


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"onductividad equivalente % &' Es la conductividad generada por cada

e78g

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;e acuerdo al valor de la conductividad, los electrolitos se pueden clasificar

en

a& Fue$tes' (os 7ue poseen una conductividad elctrica elevada y ligeroaumento de sta con la dilucin. Ejm &Cl.

*& D#*iles' (os 7ue se caracteri1an por poseer conductividad elctricabaja y gran aumento con la dilucin. Ejm C& 3C--&.

6i se relaciona la conductividad e7uivalente de un electrolito fuerte con la

ra/1 cuadrada de la concentracin, se obtiene una l/nea recta 7ue

e trapolada a concentracin igual a cero, da un valor e acto de la

conductividad e7uivalente l/mite, cumplindose con la ley de )o lrausc = . k ( N )

1 /2 (4 )

(os electrolitos dbiles no cumplen con la ley anterior. El proceso de

disociacin de un electrolito dbil puede ser representado por

++ A

HA H y

eligiendo los estados de referencia adecuados, se tiene la siguientee presin para la constante de e7uilibrio del proceso de disociacin

k i=a H +1 . a A 1

a AH (5 )

0rr enius sugiri 7ue el grado de disociacin ( ) de un electrolito dbil, se

puede determinar con apro imacin por la relacin entre la conductividad

e7uivalente del electrolito y la conductividad e7uivalente a dilucin infinita=

(6 )

(a constante de disociacin para electrolitos dbiles, tambin se puede

e presar en funcin al grado de disociacin

k i=2 N

1 (7 )


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Combinando las ecuaciones (6 ) y (7 ) y reordenando los trminos

adecuadamente se obtiene la le+ de diluci(n de Ost,ald1

= 1

+ N

2k i

(8 )

Esta ecuacin el lineal, donde1

y

2k i son magnitudes constantes,

y el grfico de1

vs N , permite calcularlas.

IV. DET--ES E /ERIMENT -ES

& M TERI -ES0 RE "TIVOS0 /RODU"TOS

Mate$iales'

- Conduct/metro

-Erlenmeyers de 2+% m(, pipetas, fiolas, bureta, probeta, vasos,bagueta, papel filtro.

Reactivos'

- a-& = %.%' , &Cl = %.%+ , &0c = %.%+ , )Cl >?

- @enolftale/na, solucin estndar &'"%3%, biftalato de potasio.

B& /RO"EDIMIENTO

1.2. /$e3a$aci(n de Soluciones

a9 ?repare '%% m( de solucin de )Cl %.%'*


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b9 ?repare 2+% m( de soluciones %.%', %.%%2 y %.%%%$ , tanto

de C& 3C--& como de &Cl a partir de la solucin %.%+ de

cada una de ellas.

c9 Aalore las soluciones de a-&, &Cl y C& 3C--&

proporcionadas, as/ como las diluciones preparadas en b9. ?ara la

soda use biftalato de potasio como patrn primario.

Fi4u$a 1.2. Valo$aci(n de las soluciones

1.5. "ali*$aci(n del 3a$ato

a9 En una probeta adecuada limpia y seca, vierta la cantidad

necesaria de solucin estndar &'"%3%.

b9 (ave el electrodo con agua destilada y se7ue adecuadamente.


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c9 6umerja el electrodo y un termmetro en la solucin y anote la

temperatura. Bealice movimientos rotacionales del electrodo con la

finalidad de eliminar las burbujas de aire atrapadas en la celda.

d9 Encienda el instrumento con el control correspondiente, con la

perilla de coeficiente de temperatura, ajuste el valor de la

temperatura. 0s/ mismo con la perilla respectiva ajuste el valor de

la conductividad le/da de tablas de estndar, a la temperatura

correspondiente.

e9 Begrese la solucin estndar al frasco.

Fi4u$a 1.5. "ali*$aci(n del conductmet$o

1.6. -ectu$a de la "onductividad de Soluciones


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a9 Colo7ue en la probeta = 3% m( de la solucin de )Cl, mida la

temperatura e introdu1ca el electrodo limpio y seco en la solucin

cuidando 7ue no 7ueden burbujas atrapadas como en .2 d9,

descarte la solucin.

b9 6in enjuagar la probeta, colo7ue una nueva porcin de solucin

y repita el procedimiento de eliminacin de burbujas. Elija un rango

adecuado de conductividad. 6i la escala marca solo ' en el

e tremo i17uierdo y ninguna lectura en el derec o, significa 7ue el

rango de conductividad debe ser mayor, en este caso se debe usar

el siguiente rango ms alto.

c9 ;espus de completar la lectura, apague el instrumento. (ave y

se7ue el electrodo.

d9 Bepita todo el procedimiento para las soluciones de &Cl y &0c

proporcionadas, y para todas las preparadas por diluciones.

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Fi4u$a 1.6. -ectu$a de la conductividad de las soluciones

V. "7-"U-OS

2. O*ten4amos la constante de celda a 3a$ti$ de la medici(n de laconductividad de 8"l

Sa*emos que'

k = L( l A);nde k KCl a

21 C = 0.001305 S /cm

L= 1379 S

Reem3la9ando los valo$es se o*tiene el valo$ de la constante de

celda'

( l A )= k L= 0.0013051379 10 6 = 0.9463 cm 1

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5. Dete$minemos las concent$aciones e:actas de las soluciones +diluciones

Preparacin de la solucin de 100ml de KCl 0.01 N

W KCl= 0.0745 g

P KCl= 74.5 g /mol

! "ol#cion = 0.1 L

$ = n KCl! "ol#cion

$ =

0.0745 g74.5 g /mol

0.1 L = 0.01 $

N KCl= 0.01 N

Estandarizacin del Na%H 0.01 N con biftalato de potasio

W &HK = 0.0108 g P' (&HK )= 204.22 ! ga"(a)o Na%H = 4.8 ml

N Na%H = W &HK

P' (&HK ) ! ga"(a)o Na%H

N Na%H = 0.0108

204.22 4.85 10 3

N Na%H = 0.0109 N

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Estandarizacin del HCl 0.05 N utilizando Na%H

! HCl = 1 ml

! Na%H = 4.7 ml

! HCl N HCl= ! Na%H N Na%H

(1 ml) ( N HCl )=( 4.7 ml)(0.0109 N )

N HCl =0.0512

N

Estandarizacin del HAc 0.05 N utilizando Na%H

! HAc= 1 ml

! Na%H = 4.6 ml

! HAc N HAc= ! Na%H N Na%H

(1 ml) ( N HAc )=( 4.6 ml )(0.0109 N )

N HAc= 0.0501 N

Estandarizacin de soluciones de 0.01N, 0.002N y 0.00064N de

HAc y H l

HAc 0.05 N HCl 0.01 N

(4.6 ml ) (0.0109 N )=( N HAc)(4 ml) (4.7 ml ) (0.0109 N )=( N HCl )(1 ml)

N HAc= 0.0501 N N HCl = 0.0512 N


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HAc 0.01 N HCl 0.01 N

(4.6 ml ) (0.0109 N )=( N HAc)(5 ml) (3.15 ml) (0.0109 N )=( N HCl )(3 ml)

N HAc= 0.01003 N N HCl = 0.0114 N

HAc 0.002 N HCl 0.002 N

(1.85 ml) (0.0109 N )=( N HAc)(10 ml)

(1.8 ml) (0.0109 N )=( N HCl

)(10 ml)

N HAc= 0.002012 N N HCl = 0.001962 N

HAc 0.00064 N HCl 0.00064 N

(0.6 ml ) (0.0109 N )=( N HAc)(10 ml)

(1.8 ml) (0.0109 N )=( N HCl )(30 ml)

N HAc= 0.000654 N N HCl = 6.54 10 4 N

6. "alculemos 3a$a cada una de las soluciones la conductividad

es3eci)ica %;& + su conductividad equivalente % * &

/a$a la soluci(n de HCl 0.0512 N

&allemos la conductividad espec/fica

k = L( l A)

k =7.78

10

3

S(0.9463 )

=7.3622

10

3

S.cm 1


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&allemos la conductividad e7uivalente

* = k 1000 N

= 7.3622 10 3( 10000.0512 )= 143.793 S.cm 2 . eq 1

;el mismo modo se procede para el resto de soluciones, los resultados se

encuentran en la tabla siguiente

Ta*la

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%.%%%$+ 3.7379 10 5

+".'+ %.%2+$

1. =$a)iquemos > vs %N&?.< 3a$a el @ c + @"l

=$a)ica vs N del @"l


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" "#"5 "#1 "#15 "#2 "#25"#"""

5"#"""1""#"""15"#"""2""#"""25"#"""3""#"""35"#"""4""#"""45"#"""

$ %'N(")5

'N(")5

$

" "#"5 "#1 "#15 "#2 "#25"#"""

1"#"""

2"#"""

3"#"""

4"#"""

5"#"""

6"#"""

7"#"""$ %'N(")5

'N(")5

$

=$a)ica

vs N del @ c


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-ue4o'

K i=+

2 N

1 + =0.0206

2 0.0501

1 0.0206 =2.1708 10

5

s calculamos 3a$a las demAs concent$aciones0 los $esultadosestAn en la ta*la si4uiente

Ta*la

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0s/ calculamos para cada concentracin de &0c, lo mostramos en la

tabla siguiente

Ta*la

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(as conductividades e7uivalentes para el &Cl ' 3."!3, '3+.3%",

'4.+!2, '2.34+ 56.cm 2.e7 8' 9 medidos a las concentraciones de

%.%+'2 , %.%'' , %.%%'!$ , %.%%%$+ respectivamente. (as conductividades e7uivalentes para el &0c ".2%4, '$.2"+, 33. !,

+".'+ 56.cm 2.e7 8' 9 medidos a las concentraciones de %.%+%' ,

%.%'%%3 , %.%%2%2 , %.%%%$+ respectivamente.

(a conductividad l/mite e perimental para el &Cl fue de

370 S.cm2.eq

1

. (a conductividad l/mite e perimental para el &0c. fue de

350 S.cm2.eq

1

.(a conductividad l/mite terica para el &Cl fue de

400.55 S.cm2. eq

1

.(a conductividad l/mite terica para el &0c. fue de

367.27 S.cm2. eq

1

.El porcentaje de error para la conductividad l/mite del &Cl fue

de 7.62

El porcentaje de error para la conductividad l/mite del &0c. fue

de 4.70 .

VII. DIS"USI!N DE RESU-TDOS

(as posibles causas de este error pueden ser una medicin

ine acta de los volDmenes gastados al reali1ar las titulaciones.

En la medicin de la conductividad elctrica del KCl 1 pudo

aber presencia de aire, 5burbujas9 en la celda, esto produce

una medicin simultanea de la conductividad del aire:

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entonces, el valor 7ue se lea en la pantalla del instrumento, no

ser el correcto y ya 7ue los dems clculos dependen de este

valor, se arrastra asta el final este error.

VIII. "UESTION RIO

2. E:3lique so*$e cada uno de los )acto$es que in)lu+en en laconductancia de una soluci(nAariacin de la conductividad con la concentracin anto la

conductividad espec/fica como la e7uivalente de una solucinvar/an con la concentracin. ?ara electrolitos fuertes con

concentraciones de asta varios e7uivalentes por litro, ) aumenta al

incrementarse la concentracin.

En contraste, las conductividades de electrolitos dbiles comien1an

en valores bajos en soluciones diluidas y crecen muc o ms

gradualmente. 0s/ el aumento de la conductividad con laconcentracin se debe al incremento en el nDmero de iones por

volumen de solucin.

(a conductividad de una solucin var/a ligeramente con la presin

debindose al efecto principalmente a la variacin de la viscosidad

del medio y por consiguiente la alteracin de la velocidad. ?or tanto,

en la conductividad de los iones la viscosidad de una solucin

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diluida disminuye gradualmente con un aumento de presin, ello va

acompaFado por un aumento en la conductividad e7uivalente.

(a conductividad con la temperatura de solucin aumenta

moderadamente con el aumento de temperatura, este aumento se

debe principalmente a la disminucin de la viscosidad del medio. (a

variacin de la conductividad l/mite con temperatura se puede

representar por

5. E:3lique la in)luencia del movimiento de iones de unadisoluci(n so*$e la conductividad(a influencia del movimiento de iones de una solucin sobre la

conductividad es 7ue cuando la separacin promedio de iones es

grande, como en soluciones muy diluidas, su movimiento est

determinado 5adems de los impactos de las molculas de

disolvente9 por e capo elctrico aplicado, y su movimiento neto

consiste en un despla1amiento uniforme acia uno u otro de loselectrodos. (a evidencia ms directa de la e istencia de iones en

solucin es constatar el ec o de 7ue la solucin puede conducir

una corriente elctrica. Esto se e plica por el movimiento de iones

con carga positiva 5cationes9 acia los electrodos con carga

negativa, y por iones con carga negativa 5aniones9 acia los

electrodos positivos.

Es por eso 7ue la forma ms simple de estudiar el movimiento de

iones en solucin es a travs de su conductividad, su capacidad

para conducir la electricidad,

?or ejemplo los anormales grandes velocidades de los iones & 3- G y

-& 8 se manifiestan solo en soluciones acuosas, resaltndose el

ec o de 7ue son iones del propio disolvente. Cada in & 3-G


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formado intercambia su protn al a1ar con una de las molculas de

agua 7ue la rodean.

6in embargo, al crearse una diferencia de potencial surge adems

un movimiento dirigido una buena parte de los protones empie1an

a moverse por las l/neas de fuer1a del campo acia el ctodo,

transportando electricidad. Hracias al salto de los protones,

aumenta muc o la conductividad elctrica de la solucin, ya 7ue no

tienen 7ue recorrer todo el camino acia el ctodo, sino slo la

distancia entre una y otra molcula de agua. Es un tipo de

conductividad de relevo.

0nlogamente se e plica la alta movilidad de los iones idro ilos,

con a diferencia 7ue en este caso el salto es de una molcula de

agua al in -& 8, lo 7ue determina un despla1amiento aparente de lo

iones -& 8 acia el nodo. ?ero, la velocidad del ion & 3- G es mayor

por7ue el nDmero de saltos de los protones es ms grande, debido

a 7ue el estado energtico en la molcula de agua corresponde aun m/nimo ms pronunciado de la energ/a potencial.

6. E:3lique qu# ti3o de co$$iente %c.a. ( c.c.& se utili9a en ladete$minaci(n de la conductancia(a conductancia de las soluciones se mide con un puente de

corriente alteFa 5c.a.9. Con frecuencias de c.a. en el intervalo de

audicin, de '%%% a %%% &1, la direccin de la corriente cambia con

tanta rapide1 7ue se elimina la acumulacin de la carga en loselectrodos 5polari1acin9. El punto de e7uilibrio 5balance9 del puente

se indica en el osciloscopio de rayos catdicos.

an pronto se cont con datos confiables sobre la conductividad, fue

evidente 7ue las soluciones de electrolitos siguen la ley de - m. (a

conductividad es independiente de la diferencia de potencial. oda

teor/a de la conductividad abr de e plicar este ec o el


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electrolito siempre est listo para conducir electricidad, y esa

capacidad no es algo producido por el campo elctrico aplicado.

;esde este punto de vista, no era aceptable la ingeniosa teor/a 7ue

Hrot us propuso en '4%+. 6upuso 7ue las molculas del electrolito

eran polares, con e tremos positivos y negativos. In capo aplicado

las alinea en una cadena y luego ace 7ue las molculas situadas

al final de ella se disocien, liberndose en los electrodos los iones

libres 7ue se an formado. o obstante sus limitaciones, la teor/a

de Hrot us sirvi para subrayar la necesidad de tener iones libres

en las soluciones y poder as/ e plicar la conductividad observada.

enemos los siguientes conductores

Conductores electrnicos 5metales slidos o fundidos y ciertas

sales9 ay una emigracin directa de electrones a travs del

conductor y bajo una influencia de potencial.

Conductores electrol/ticos incluyen soluciones de electrolitosfuertes y dbiles, sales fundidas y algunas sales slidas como el

aCl y 0g - 3, ay una migracin inica positiva y negativa acia

los electrodos, no solo ay transferencia de electricidad sino de

materia de una parte u otra del conductor y cambios 7u/micos en los

electrodos, caracter/sticos de la sustancia 7ue compone el

conductor y el electrodo.


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