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Asignatura: ELECTROQUÍMICAFacultad: CIENCIAS

Escuela: INGENIERÍA QUÍMICA

Período Académico: 4 ABRIL - 31 AGOSTO 2016

Integrantes: Marcela Guamán; Gabriela Toapanta; Gabriela Miranda

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1. Fundamentos2. Medidas de la conductancia

- Unidades para expresión de resultados- Efecto de la temperatura - Celdas de conductividad- Determinación de la constante de la célula. Calibrado del conductímetro

3. Aplicaciones- Características analíticas- Control de la pureza del agua- Valoraciones conductimétricas

4. Aplicaciones al análisis de alimentos

CONTENIDOS

¿Cómo se mide la conductividad?Un sistema completo para la medida de conductividad está formado por los siguientes elementos básicos:

- Célula de conductividad.- Sonda de temperatura.- Instrumento de medida:

Conductímetro

El conductímetro mide la conductividad eléctrica de los iones en una disolución. Para ello aplica un campo eléctrico entre dos electrodos de la célula y mide la resistencia eléctrica de la disolución.

Para evitar cambios en las sustancias, efectos de capa sobre los electrodos, etc. se aplica una corriente alterna.

32. Medidas de la conductancia

Las unidades de medida habituales de la conductividad de una disolución son los Siemens/cm (S/cm).

Otras formas alternativas de expresar la conductividad de una disolución son la Salinidad y los Sólidos Totales Disueltos (STD).

SalinidadSe refiere a la concentración de una disolución teórica de NaCl con la misma conductividad que la muestra en estudio. Se expresa en ppm ó g/L de NaCl.

STD (Sólidos Totales Disueltos)

La conductividad puede ser utilizada como un indicador de la cantidad de materias disueltas en una disolución. Se expresa en ppm ó g/L de CaCO3.

4 - Unidades para expresión de resultados

La conductividad de una disolución depende de la temperatura. Ésta tiene un doble efecto sobre los electrolitos, influye en su disolución y en la movilidad iónica.

La conductividad de una disolución aumenta con la temperatura. Este aumento normalmente se expresa en %/ºC, y se denomina Coeficiente de Temperatura (CT).En general las disoluciones acuosas poseen un CT cercano al 2%/ºC.

Las medidas de conductividad deben hacerse a temperatura controlada y expresar los resultados indicándola.

Para poder controlar la temperatura, algunas células de conductividad albergan en su interior un sensor de temperatura, en otros casos es necesario adquirirlo separadamente.

5 - Efecto de la temperatura

- Células con dos electrodos: es el modelo clásico. Se construyen con dos o tres electrodos metálicos. Tradicionalmente se representa la célula con dos electrodos de chapa de Pt de 1 cm2 recubiertos de Pt finamente divido, fijos al vidrio de la misma y separados entre sí 1 cm.

El valor de constante k ( l/A ) de la celda caracteriza a la misma. En el caso descrito k = 1 cm-1. Permite medir conductividades en un amplio intervalo.

- Células con cuatro o más electrodos: El número, tamaño, forma y material de los electrodos varía según las características de las muestras en las que van a ser introducidos. - Células con sensor de temperatura: Permiten la medida simultánea de la conductividad y la temperatura para poder corregir automáticamente el efecto de la misma sobre la conductividad de la muestra.

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Fig. 1 Fig. 2

Fig 3

- Celdas de conductividad

El valor de constante k de la celda caracteriza a la misma.

Como k es un factor que refleja una configuración física particular de la celda, el valor observado de la conductancia de la muestra G, debe ser multiplicado por el valor determinado de la constante de la celda para obtener la conductividad de la disolución (en S/cm). Por ejemplo, para una lectura de conductancia de 200 S usando una celda de constante 0,1 cm-1, el valor de conductividad será de 200 • 0,1 = 20 S/cm.

Para poder determinar experimentalmente el valor de k, se calibra la celda midiendo la conductancia G de una disolución patrón de conductividad conocida .El valor de k vendrá dado por:

G

k

7 -Determinación de la constante de la célula. Calibrado del conductímetro

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Para la calibración se usan disoluciones de KCl en agua ultrapura de concentración exactamente conocida, cuyos valores de conductividad se encuentran tabuladosíLa mayoria de los conductímetros permiten la calibración con varios patrones de baja, media y alta conductividad

Patrón concentración conductividad

KCl 0,001 M 147µS/cm

KCl 0,01 M 1413 µS/cm

KCl 0,1 M 12,88 mS/cm

- Determinación de la constante de la célula. Calibrado del conductímetro

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Equipo para efectuar las medidas

Conductímetro

Disoluciones KCl patrón ( certificada)

Célula conductividad con sensor temperatura

Agitador

- Determinación de la constante de la célula. Calibrado del conductímetro

3. Aplicaciones

Selectividad: Las medidas conductimétricas directas tienen poca selectividad ya que cualquier especie cargada contribuye a la conductividad total de la disolución.

No se suelen utilizar para medir la concentración de un determinado electrolito. Su principal aplicación es la medida de la concentración total de electrolitos.

Sensibilidad: la sensibilidad es alta, por ello es un importante instrumento analítico para ciertas aplicaciones como por ejemplo detectores en cromatografía iónica.

Exactitud y precisión: Con los estándares apropiados y un buen control de la temperatura podemos obtener una alta precisión y exactitud del orden del 0,1 %.

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Características analíticas

3. Aplicaciones

- La principal aplicación de las medidas directas es determinación de la concentración total de electrolitos. Esta última medida es particularmente útil como un criterio de pureza para el agua destilada

Algunos de los usos de las técnicas conductimétricas son para control de:

- Contenidos salinos en calderas

- Concentración de iones a la salida de una columna de cromatografía líquida, es

decir como detector en cromatografía iónica se utiliza un equipo conductimétrico

- Concentraciones de disoluciones ácidas utilizadas en procesos industriales

- Concentraciones de fertilizante líquido a medida que el fertilizante se aplica

- Contaminación en arroyos y ríos

- Determinación del punto final de valoraciones ácido-base

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3. Aplicaciones

Control de la pureza del aguaEl agua potable suministrada por las cañerías posee un contenido de electrolitos que no es adecuado para su uso en los laboratorios.

Esta agua puede ser purificada por destilación, intercambio iónico o por métodos combinados de intercambiadores y membranas para ósmosis inversa. Se puede conocer el grado de purificación alcanzado midiendo la conductividad total del agua producida.

El agua desionizada de alta calidad, agua ultrapura tiene una conductividad de 0,05 µS/cm (25 ºC).

El agua natural (ej. agua potable o agua superficial) se encuentra en el rango de 100-1000 µS/cm.

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3. Aplicaciones

Valoraciones conductimétricas• Se basan en la medida del cambio de la conductancia de una disolución a medida que se agrega el reactivo valorante.• Durante una valoración, la sustitución de algunas especies iónicas por otras de diferente conductividad equivalente, como consecuencia de la reacción de valoración, producirá un cambio en la conductancia, el cual puede ser aprovechado para determinar el punto final de una valoración.

En las valoraciones conductimétricas, la conductancia de la disolución a valorar se mide después de la adición de cantidades determinadas de reactivo valorante.

Se representan los valores de conductancia en función del volumen de valorante agregado, y se obtiene dos rectas de pendientes diferentes, cuya intersección se corresponde al punto final de una valoración.

Valoración conductimétrica de HCl con NaOH

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Las medidas de conductividad tienen muchas aplicaciones, ya que permiten controlar las variaciones de concentración en cualquier disolución.

Algunos de los usos de las técnicas conductimétricas en la industria alimentaria son el control de:

- La concentración total iónica de las disoluciones acuosas

- La calidad del agua destilada o desionizada: la conductancia específica del agua pura es solo 5 x10-2 µS/cm y vestigios de una impureza iónica aumentaría la conductancia en un orden de magnitud o más

4. Aplicaciones en análisis de alimentos

Fig. 1

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REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS:

-Logo Encabezado páginas ESPOCH. Autor: Escuela Superior Politécnica de Chimborazo. Dirección web: http://www.espoch.edu.ec/

-Fuente catálogo Crisol

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