Conductividad de Soluciones Electróliticas

UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRÉS LABORATORIO DE ELETROQUÍMICA FACULTAD DE TECNOLOGÍA QUÍMICA INDUSTRIAL

PRACTICA No. 2

CONDUCTIVIDAD DE SOLUCIONES ELECTRÓLITICAS

1. OBJETIVO

Determinar la Conductancia “C”, Conductancia específica “к”, Conductancia equivalente de soluciones a diferentes concentraciones. Además analizar el comportamiento de éstas.

2. FUNDAMENTO TEÓRICO

Se llaman soluciones electrolíticas a todas aquellas en las que el soluto se encuentra disuelto en el solvente formando iones.

En una solución de NaCl, KCl o Na2SO4 no hay ni una sola molécula de cloruro de sodio, cloruro de potasio o sulfato de sodio. Así:

NaCl ---------> Na+ + Cl-KCl ----------> K+ + Cl-Na2SO4 ---------> 2Na+ + SO4-2

Disociación electrolítica

Los iones, que están ya preformados en la sal, aun en su forma cristalina, se disocian al entrar en solución siempre y cuando haya alguna fuerza que pueda romper sus enlaces.

ENLACE IÓNICO O ELECTROVALENTE El sodio y el cloruro forman fácilmente una SAL, la de cloruro de sodio (NaCl), en la medida en que uno ha "cedido" 1 electrón y el otro lo ha "aceptado",convirtiéndose en los iones correspondientes.

El Cl- y el Na+ permanecerán unidos por atracción electroestática, formando un enlace iónico o electovalente. En el estado sólido, el NaCl forma un cristal. La estructura cristalina le ha hecho perder movilidad al ion Na+ y al ion Cl- y, en este estado, a pesar de haber iones positivos y negativos, el cloruro de sodio conduce muy mal la corriente eléctrica. Esto se debe a que no hay cargas eléctricas libres.

Si ahora, el NaCl es fundido o, más fácilmente, se disuelve en agua, los iones Na+ y Cl- , con sus cargas, quedan libres y la corriente eléctrica es conducida con mayor facilidad.

Este tipo de soluciones, formadas por iones y que conducen la corriente eléctrica son las llamadas soluciones electrolíticas.

http://www.fundabiomed.fcs.uc.edu.ve/cap12.pdf


CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA

En general, el flujo de electricidad a través de un conductor es debido a un transporte de electrones. Según la forma de llevarse a cabo este transporte, los conductores eléctricos pueden ser de dos tipos:

conductores metálicos o electrónicos conductores iónicos o electrolíticos.

Al segundo tipo pertenecen las disoluciones acuosas. En ellas la conducción de electricidad al aplicar un campo eléctrico se debe al movimiento de los iones en disolución, los cuales transfieren los electrones a la superficie de los electrodos para completar el paso de corriente. La conductividad eléctrica (CE) de una disolución puede definirse como la aptitud de ésta para transmitir la corriente eléctrica, y dependerá, de:

voltaje aplicado, tipo, número, carga y movilidad de los iones presentes, viscosidad del medio en el que éstos han de moverse.

En nuestro caso, este medio es agua, y puesto que su viscosidad disminuye con la temperatura, la facilidad de transporte iónico o conductividad aumentará a medida que se eleva la temperatura. Según la ley de Ohm, cuando se mantiene una diferencia de potencial (E), entre dos puntos de un conductor, por éste circula una corriente eléctrica directamente proporcional al voltaje aplicado (E) e inversamente proporcional a la resistencia del conductor (R).

I=E/R

En disoluciones acuosas, la resistencia es directamente proporcional a la distancia entre electrodos (l) e inversamente proporcional a su área (A):

R= r *l/A

Donde r se denomina resistividad específica, con unidades W·cm, siendo su inversa (1/r), la llamada conductividad específica (k), con unidades W-1·cm-1 o ohm/cm.

http://www.infoagro.com/riegos/fundamentos_conductividad.htm


3. PARTE EXPERIMENTAL

3.1. MATERIALES

Vasos de precipitación de 250 ml 1 amperímetro AC 0-1 A 1 foco Dos electrodos de cobre Soporte Alambres conductores Probeta

3.2. REACTIVOS

CH3COOH concentrado NaCl

3.3. PROCEDIMIENTO

Se arma el circuito Se conecta el circuito uniendo los electrodos y se lee la intensidad

de corriente en el amperímetro Preparar soluciones de CH3COOH 0.01N; 0.1N; 0.25N; 0.5N y 1N Medir de cada solución 50 ml y colocar en un vaso de 250ml en el

cual se sumergen los electrodos de Cu y se lee en el Amperímetro la intensidad de corriente “I” para cada solución

Preparar soluciones de NaCl 0.01N; 0.1N; 0.25N; 0.5N y 1N Repetir el procedimiento anterior con estas soluciones

4. DATOS Y CALCULOS

4.1. DATOS

En serie voltimetría E = 220 [V] teórico Ep = 218 [V] práctico Potencia = 60 Watts Ip = 0.21 A práctico Diámetro = 2.5 cm

[C] CH3COOH/NaCl I CH3COOH I NaCl0,01 N 0,06 0,180,1 N 0,13 0,2

0,25 N 0,15 0,210,5 N 0,16 0,211,0 N 0,17 0,21


4.2. CALCULOS

Hallando I teórica:

P=EI

I teórico=PE

= 60W220V

=0.273 A

I teórico=0.273 A

Hallando R teórica:

E=RI

Rteórico=EI= 220V0.273 A

=805.86Ω

4.2.1. Determinar las resistencias del foco “Rf” y de las disoluciones. RSi

para cada concentración.

RTi=R f+RSi

RSi=RTi−Rf

Hallando R del foco:

R foco=EpracI prac

= 218V0.21 A

=1038.10Ω

R foco=1038.10Ω

PARA EL ELECTROLITO FUERTE (NaCl)

1. Solución 0.01N

RT 1=E pracI S1

= 218V0.18 A

=1211.11Ω

RS1=1211.11−1038.10=173.01Ω

2. Solución 0.1N

RT 2=E pracI S2

= 218V0.20 A

=1090Ω

RS2=1090−1038.10=51.90Ω

3. Solución 0.25N

RT 3=E pracI S3

= 218V0.21 A

=1038.10Ω


RS3=1038.10−1038.10=0.00Ω

4. Solución 0.5N

RT 4=EpracI S 4

= 218V0.21 A

=1038.10Ω

RS4=1038.10−1038.10=0.00Ω

5. Solución 1.0N

RT 5=E pracI S5

= 218V0.21 A

=1038.10Ω

RS5=1038.10−1038.10=0.00Ω

PARA EL ELECTROLITO DEBIL (CH3COOH)

1. Solución 0.01N

RT 1=E pracI S1

= 218V0.06 A

=3633.33 Ω

RS1=3633.33−1038.10=2595.23Ω

2. Solución 0.1N

RT 2=E pracI S2

= 218V0.13 A

=1676.92Ω

RS2=1676.92−1038.10=638.82Ω

3. Solución 0.25N

RT 3=E pracI S3

= 218V0.15 A

=1453.33Ω

RS3=1453.33−1038.10=415.23Ω

4. Solución 0.5N

RT 4=EpracI S 4

= 218V0.16 A

=1362.50Ω

RS4=1362.50−1038.10=324.40Ω

5. Solución 1.0N

RT 5=E pracI S5

= 218V0.17 A

=1282.35Ω

RS3=1282.35−1038.10=244.25Ω


4.2.2. Hallar la Conductancia “C” para las disoluciones

C= 1R


1. Solución 0.01N

C1=1R1

= 11211.11Ω

=8.26∗10−4Mho

2. Solución 0.1N

C2=1R2

= 151.90Ω

=1.93∗10−2Mho

3. Solución 0.25N

C3=1R3

= 10.00Ω

=∄Mho

4. Solución 0.5N

C4=1R4

= 10.00Ω

=∄Mho

5. Solución 1.0N

C5=1R5

= 10.00Ω

=∄Mho


1. Solución 0.01N

C1=1R1

= 12595.23Ω

=3.85∗10−4Mho

2. Solución 0.1N

C2=1R2

= 1638.82Ω

=1.56∗10−3Mho

3. Solución 0.25N

C3=1R3

= 1415.23Ω

=2.41∗10−3Mho

4. Solución 0.5N

C4=1R4

= 1324.40Ω

=3.08∗10−3Mho

5. Solución 1.0N

C5=1R5

= 1244.25Ω

=4.46∗10−3Mho

4.2.3. Determinar la conductividad específica “к” para cada solución.

l = 2.85 cm

A = 4.04 cm2


k i=

1Ri

∗l

A


1. Solución 0.01N

k1=

1R1

∗l

A=

1173.01Ω

∗2.85 cm

4.04 cm2=4.08∗10−3 1

Ωcm2. Solución 0.1N

k 2=

1R2

∗l

A=

151.90Ω

∗2.85 cm

4.04 cm2=1.36∗10−2 1


k3=

1R3

∗l

A=

10.00Ω

∗2.85 cm

4.04 cm2=∄ 1


k 4=

1R4

∗l

A=

10.00Ω

∗2.85cm

4.04 cm2=∄ 1


k5=

1R5

∗l

A=

10.00Ω

∗2.85 cm

4.04 cm2=∄ 1

Ωcm


1. Solución 0.01N

k1=

1R1

∗l

A=

12595.23Ω

∗2.85 cm

4.04 cm2=2.72∗10−4 1


k 2=

1R2

∗l

A=

1638.82Ω

∗2.85 cm

4.04 cm2=1.10∗10−3 1


k3=

1R3

∗l

A=

1415.23Ω

∗2.85 cm

4.04 cm2=1.67∗10−3 1



k 4=

1R4

∗l

A=

1324.40Ω

∗2.85 cm

4.04cm2=2.17∗10−3 1


k5=

1R5

∗l

A=

1244.25Ω

∗2.85 cm

4.04 cm2=2.89∗10−3 1

Ωcm

4.2.4. Determinar la conductividad equivalente “٨”

٨i=1000 k iN


1. Solución 0.01N

٨1=1000 k1N

=1000∗4.08∗10−3

0.01=408 cm2

Ωeq−gr2. Solución 0.1N

٨2=1000 k2N

=1000∗1.36∗10−2

0.1=136 cm2


٨3=1000 k3N

=1000∗∄0.25

=∄ cm2


٨4=1000 k4N

=1000∗∄0.5

=∄ cm2


٨5=1000 k5N

=1000∗∄1.0

=∄ cm2

Ωeq−gr


1. Solución 0.01N

٨1=1000 k1N

=1000∗2.72∗10−4

0.01=27.2 cm2


٨2=1000 k2N

=1000∗1.10∗10−3

0.1=11 cm2


٨3=1000 k3N

=1000∗1.67∗10−3

0.25=6.68 cm2


٨4=1000 k4N

=1000∗2.17∗10−3

0.5=4.34 cm2

Ωeq−gr


5. Solución 1.0N

٨5=1000 k5N

=1000∗2.89∗10−3

1.0=2.89 cm2

Ωeq−gr

4.2.5. Graficar ٨ = f (N) para cada solución

Sugerencia: ٨ = f (√c) c: concentración normal

√c1= √0.01=0.10

√c2= √0.1=0.32

√c3= √0.25=0.50

√c4= √0.5=0.71

√c1= √1.0=1.0


0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 10

50

100

150

200

250

300

350

400

X

Y


X Y0,1 408

0,32 1360,5

0,711

X Y0,1 27,2

0,32 110,5 6,68

0,71 4,341 2,89


0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 10

3.5

7

10.5

14

17.5

21

24.5

28

X

Y

5. RESULTADOS Y CONCLUSIONES

Se determinó la Conductancia “C”, Conductancia específica “к”, Conductancia equivalente de soluciones a diferentes concentraciones. Además se analizó el comportamiento de éstas.

Los electrolitos fuertes tienen conductancias equivalentes elevadas las concentraciones más altas. Las soluciones electrolíticas fuertes dan también representaciones lineales en soluciones diluidas. Los electrolitos débiles son aquellos que tienen conductancias equivalentes bajas a altas concentraciones.

El error hallado en la práctica al analizar el electrolito fuerte puede deberse a que no se preparó las soluciones correctamente o a una falla de manipulación lo que produjo que no se genere ninguna resistencia. Esa equivocación ocasionó que se lograra trazar una recta con tan solo dos datos.

En lo demás se produjo resultados considerables, como es el caso del análisis del electrolito débil en el cual se obtuvo una curva por debajo del electrolito fuerte.

6. CUESTIONARIO

a. Indicar a que tipo de electrolitos pertenecen las disoluciones utilizadas. Fundamentar

Electrolito NaCl

El electrolito de la sal cloruro de sodio es un “electrolito fuerte” porque se disocia completamente, además que proviene de un acido y base fuerte los cuales tienes una constante de disociación alta.


Electrolito CH3COOH

El electrolito de acido acético es un “electrolito débil” porque no se disocia completamente teniendo una constante de disociación bajísima es el cual es 1.75*10-5.

b. Cómo se pueden determinar las conductividades equivalentes a diluciones infinitas (∞)?

Se puede determinar las conductividades equivalentes a diluciones infinitas (∞) al extrapolar la curva vs √N hasta cortar la ordenada, lo que no significa que la concentración es cero sino que indica dilución infinita.

c. Determinar (∞) para las disoluciones de la práctica


Las soluciones electrolíticas fuertes dan también representaciones lineales en soluciones diluidas que se puede extrapolar a una concentración cero o a dilución infinita.


0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 10

50100150200250300350400450500550

X

Y

Categoría 1 Categoría 2 Categoría 3 Categoría 40

2

4

6

8

10

12

14

Serie 3Serie 2Serie 1

Extrapolando:

A= 531.6364B= -1236.3636

Y = A + BX ; Si X= 0

Y= (∞)= 531.6364


Los electrolitos débiles son aquellos que tienen conductancias equivalentes bajas a altas concentraciones.

La conductancia equivalente aumenta al reducirse la concentración, hasta que a una concentración muy bajo, el aumento es tan grande que la extrapolación a dilución infinita se vuelve muy difícil.


0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 10

100200300400500600700800900

X

Y

d. Determinar las dimensiones del recipiente que se debería utilizar para poder determinar la conductividad equivalente de soluciones 0.1N y 0.01N respectivamente

Para una solución de 0.1 N necesitará 10.000 cm2.

Para una solución de 0.01 N necesitará 100.000 cm2.

7. BIBLIOGRAFÍA

“QUIMICA GENERAL E INORGANICA”

(Leonardo Germán Coronel Rodríguez)

http://solucioneselectroliticas.blogspot.com/

http://solucioneselectroliticas.blogspot.com/

Conductividad de Soluciones Electróliticas

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