UNACUNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO
FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA QUIMICA
TEMA: ENLACE QUIMICO
CURSO: LABORATORIO DE QUIMICA GENERAL I
GRUPO DE LABORATORIO: 95G
INTEGRANTES:
HOYOS LAGUA, JEREMY JHAIR 1326110085
PEREZ JULCA, KAREN LISSET 1326120297
VASQUEZ CONDOR, ROSA LUZ 1326120367
PROFESOR: PORTALES, RONALD
BELLAVISTA, 22 DE OCTUBRE DEL 2014
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO
INDICE
OBJETIVOS…………………………………………………………………………….3
MARCO TEORICO…………………………………………………………………..4
DATOS Y/O OBSERVACIONES………………………………………………..9
PARTE EXPERIMENTAL………………………………………………………..11
CALCULOS Y RESULTADOS………………………………………………...….27
CONCLUSIONES……………………………………………………………………..28
DISCUSION…………………………………………………………………………….29
CUESTIONARIO……………………………………………………………………..30
BIBLIOGRAFIA.........................................................................................34
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OBJETIVOS
Estudiar los tipos de enlace de las diferentes sustancias Aprender a diferenciar electrolitos fuertes y débiles de acuerdo a su capacidad de
conducir la corriente eléctrica. Predecir la polaridad de las moléculas.
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MARCO TEORICO
Enlace químico
Es toda fuerza que actúa sobre los átomos la cual los mantiene unidos, formando moléculas o agregados atómicos.
Según Lewis, Irving langmuir y el alemán walther kossel, las configuraciones electrónicas de los gases nobles tienen algo especial, que es la causa de su inercia química y los átomos de otros elementos se combinan unos con otros para obtener la configuraciones electrónicas de los átomos de gases nobles.
Lewis dio algunas ideas básicas en su llamada teoría de Lewis:
- Los electrones, en especial los que se encuentra en la capa mas externa, juegan un papel fundamental en el enlace químico.
- En algunos casos se transfieren electrones de un átomo a otro, formándose así iones positivos y negativos que se atraen entre si mediante fuerzas del enlace iónico.
- En otros casos, se comparten entre átomos uno o más electrones; esta compartición de electrones se llama enlace covalente.
- El traslado de electrones entre dos átomos se da con el fin de obtener una configuración electrónica especialmente estable.
Enlace iónico o electrovalente
Resulta de la transferencia de electrones entre un átomo metálico (grupos por ejemplo IA, IIA) y otro no metálico (grupos por ejemplo VIIA, VIA), donde el primero se convierte en un ion cargado positivamente y el otro se convierte en un ion cargado negativamente, de tal manera que al unirse y formar moléculas, puedan obtener la configuración electrónica de un gas noble . La diferencia de sus electronegatividades es mayor de 1,7.
Ejemplos:
- NaCl- MgO- KBr- BeO
Características de sustancias iónicas
- Son fuerzas de atracción entre iones cargados de manera opuesta.
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- Son buenos conductores de electricidad al disolverse en agua o al fundirse, de no estar en alguno de los dos casos, son malos conductores de electricidad (en estado sólido).
- Son solubles en sustancias disolventes polares.- Poseen puntos de ebullición y fusión altos.- La mayoría son de naturaleza inorgánica.- Reaccionan de manera rápida en doble descomposición.
Enlace covalente
Son aquellos que solo contienen enlaces covalentes. Para simplificar, cada electrón del par compartido es atraído por los núcleos de los átomos y además de ello la diferencia de electronegatividades se da entre 0 a 1,7.
Enlace covalente apolar
Se dice que es covalente apolar cuando su electronegatividad es igual a 0, esto se da en moléculas de átomos iguales.
Ejemplos:
- N2
- O2
- He2
Enlace covalente polar
Se dice que son covalentes polares cuando la diferencia de electronegatividades es mayor que 0 y menor que 1,7.
Ejemplos:
- CO2
- CH4
- NH3
- H2O- C2H2
Características de sustancias moleculares:
- Son malos conductores de electricidad.- En condiciones ordinales (25 °C aprox.) pueden ser sólidos, líquidos o
gaseosos.- En su mayoría no conducen electricidad, salvo reaccionen con el disolvente
como el CH3COOH, que es una sustancia que conduce electricidad pero de manera débil.
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- Son solubles más que todo en sustancias no polares, como el éter de petróleo o el cloroformo.
- Solubilidad. Las moléculas polares son solubles en disolventes polares y las apolares son solubles en disolventes apolares (semejante disuelve a semejante).
- Su reacción en doble descomposición es lenta.- Sus puntos de fusión y ebullición son bajos.- En estado sólido presentan cristales por moléculas no polares.- La mayoría son de naturaleza orgánica.- Se verifica por el comportamiento de pares de electrones de tal manera de
que se obtenga la configuración electrónica de un gas noble.- Por su geometría espacial inversa se le otorga un grado de polaridad.
Enlace metálico
Los átomos de los metales tienen pocos electrones en su última capa, por lo general 1, 2 ó 3. Estos átomos pierden fácilmente esos electrones (electrones de valencia) y se convierten en iones positivos, por ejemplo Na+, Cu2+, Mg2+. Los iones positivos resultantes se ordenan en el espacio formando la red metálica. Los electrones de valencia desprendidos de los átomos forman una nube de electrones que puede desplazarse a través de toda la red (mar de electrones). De este modo todo el conjunto de los iones positivos del metal queda unido mediante la nube de electrones con carga negativa que los envuelve.
Características de las sustancias metálicas:
- Suelen ser sólidos a temperatura ambiente, excepto el mercurio, y sus puntos de fusión y ebullición varían notablemente.
- Las conductividades térmicas y eléctricas son muy elevadas (esto se explica por la enorme movilidad de sus electrones de valencia).
- Presentan brillo metálico, por lo que son menos electronegativos. - Son dúctiles y maleables (la enorme movilidad de los electrones de valencia
hace que los cationes metálicos puedan moverse sin producir una situación distinta, es decir, una rotura).
- Pueden emitir electrones cuando reciben energía en forma de calor. - Tienden a perder electrones de sus últimas capas cuando reciben cuantos
de luz (fotones), fenómeno conocido como efecto fotoeléctrico.
Electronegatividad
Es la fuerza que tienen los átomos para atraer los electrones de tal manera que puedan formar moléculas.
Para que formen enlaces necesariamente uno de ellos debe de ser mayor que el otro, es el Flúor el elemento que posee mayor electronegatividad, es decir que tiene la mayor fuerza de atracción de los electrones.
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Conductividad eléctrica
Es la medida de la capacidad (o de la aptitud) de un material para dejar pasar (o dejar circular) libremente la corriente eléctrica. La conductividad depende de la estructura atómica y molecular del material. Los metales son buenos conductores porque tienen una estructura con muchos electrones con vínculos débiles, y esto permite su movimiento. La conductividad también depende de otros factores físicos del propio material, y de la temperatura.
La conductividad electrolítica en medios líquidos (Disolución)
está relacionada con la presencia de sales en solución, cuya disociación genera iones positivos y negativos capaces de transportar la energía eléctrica si se somete el líquido a un campo eléctrico. Estos conductores iónicos se denominan electrolitos o conductores electrolíticos.
Las determinaciones de la conductividad reciben el nombre de determinaciones conducto métricas y tienen muchas aplicaciones como, por ejemplo:
En la electrólisis, ya que el consumo de energía eléctrica en este proceso
depende en gran medida de ella.
En los estudios de laboratorio para determinar el contenido de sales de varias
soluciones durante la evaporación del agua (por ejemplo en el agua de calderas
o en la producción de leche condensada).
En el estudio de las basicidades de los ácidos, puesto que pueden ser
determinadas por mediciones de la conductividad.
Para determinar las solubilidades de electrólitos escasamente solubles y para
hallar concentraciones de electrólitos en soluciones por titulación.
La base de las determinaciones de la solubilidad es que las soluciones saturadas de electrólitos escasamente solubles pueden ser consideradas como infinitamente diluidas. Midiendo la conductividad específica de semejante solución y calculando la conductividad equivalente según ella, se halla la concentración del electrólito, es decir, su solubilidad.
Un método práctico sumamente importante es el de la titulación conductométrica, o sea la determinación de la concentración de un electrólito en solución por la medición de su conductividad durante la titulación. Este método resulta especialmente valioso para las soluciones turbias o fuertemente coloreadas que con frecuencia no pueden ser tituladas con el empleo de indicadores.
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La conductividad eléctrica en medios sólidos
Según la teoría de bandas de energía en sólidos cristalinos, son materiales conductores aquellos en los que las bandas de valencia y conducción se superponen, formándose una nube de electrones libres causante de la corriente al someter al material a un campo eléctrico. Estos medios conductores se denominan conductores eléctricos.
Conductímetro
El conductímetro es un aparato que mide la resistencia eléctrica que ejerce el volumen de una disolución encerrado entre los dos electrodos.
Voltímetro
Un voltímetro es un instrumento que sirve para medir la diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito eléctrico.
Para efectuar la medida de la diferencia de potencial el voltímetro ha de colocarse en paralelo; esto es, en derivación sobre los puntos entre los que tratamos de efectuar la medida. Esto nos lleva a que el voltímetro debe poseer una resistencia interna lo más alta posible, a fin de que no produzca un consumo apreciable, lo que daría lugar a una medida errónea de la tensión. Para ello, en el caso de instrumentos basados en los efectos electromagnéticos de la corriente eléctrica, estarán dotados de bobinas de hilo muy fino y con muchas espiras, con lo que con poca intensidad de corriente a través del aparato se consigue el momento necesario para el desplazamiento de la aguja indicadora.
En la actualidad existen dispositivos digitales que realizan la función del voltímetro presentando unas características de aislamiento bastante elevadas empleando complejos circuitos de aislamiento.
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DATOS Y/O OBSERVACIONES
Datos
Vaso precipitado Varilla de vidrio Agua desionizada Equipo para medir la conductividad eléctrica Conductimetro Voltímetro Luna de reloj Escobilla Espátula Agua destilada Agua potable Hidróxido de sodio (NaOH) Hidróxido de amonio (NH4OH (acuoso)) Sulfato de cobre (II) (CuSO4(S)) Sulfato de cobre (II) (CuSO4 (ac)) Cloruro de sodio (NaCl (acuoso)) Sacarosa (C12H22O11 (solido)) Sacarosa (C12H22O11 (acuoso)) Bencina o éter de petróleo (C2H5-OH) amoniaco (NH3) metanol metanol mas cloruro de sodio
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Espátula Conductimetro
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Observaciones
Si bien la espátula se usa para cortar o poder recoger algunos compuestos sólidos, también se puede usar para saber si el foco prende o no ya que como este es metálico conduce la corriente eléctrica, al tocar este material con los electrolitos prende el foco con gran intensidad de luz.
Debemos lavar bien el vaso precipitado usando la escobilla y secar bien para que al echar otro compuesto no se contamine.
Debemos tener cuidado al encender el equipo ya que los electrolitos conducen la corriente eléctrica y podríamos sufrir accidentes debido a esto.
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PARTE EXPERIMENTAL
Paso 1
En un vaso precipitado vertimos agua desionizada y luego lo medimos con el conductímetro y notamos que muestra una medida de 2,3us.
Luego echamos sal una porción considerable y lo removemos con la varilla de vidrio hasta que la sal se haya diluido totalmente en el vaso precipitado y volvemos a medir con el conductímetro, obtendremos un resultado de 7us.
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CONDUCTIVIDAD Y RESISTENCIA
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Paso 2
Cogemos el mismo vaso con sal y ahora medimos su resistencia con el voltímetro lo cual nos mostrara una medida de 238µΩ
Paso 1
En un vaso precipitado vertimos agua destilada la cantidad de esta es inexacta ya que solo necesitamos una cantidad de modo que podamos colocarlo en los electrodos.
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AGUA DESTILADA
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Paso 2
Ahora el vaso precipitado lo colocamos debajo de los electrodos.
Paso 3
Encendemos el equipo a utilizar para que transmita la corriente eléctrica.
Paso 4
Notamos que el foco del equipo no se enciende debido a que no hay conductividad.
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Paso 1
Vertimos agua potable en un vaso precipitado, no es necesaria una cantidad exacta de agua potable.
Paso 2
Colocamos el vaso precipitado con el agua potable debajo de los electrodos y encendemos el equipo.
Paso 3
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AGUA POTABLE
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Notamos que el foco se enciende, por lo tanto podemos decir que el electrolito es débil (*).
Paso 1
Vertimos hidróxido de sodio al vaso precipitado.
Paso 2
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HIDROXIDO DE SODIO (NaOH)
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Colocamos el vaso precipitado debajo de los electrodos y encendemos el equipo, notaremos que el foco enciende, por lo tanto hay conductividad y es un electrolito fuerte (*****)
Paso 1
Vertimos NH4OH al vaso precipitado y colocamos debajo de los electrodos y encendemos el equipo.
Paso 2
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HIDROXIDO DE AMONIO (NH4OH (acuoso))
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El foco se enciende, hay conductividad pero es baja, el electrolito es débil (**).
Paso 1
El CuSO4(S) lo colocamos debajo de los electrodos y encendemos el equipo.
Paso 2
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SULFATO DE COBRE (II) (CuSO4(S))
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Notamos que el foco no se enciende, podemos decir que no hay electrolitos.
Paso 1
Lo vertimos en un vaso precipitado y lo colocamos debajo de los electrodos y encendemos el equipo.
Paso 2
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SULFATO DE COBRE (II) (CuSO4 (ac))
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Podemos observar que el foco se enciende, por lo tanto hay conductividad, el electrolito es fuerte (****)
Paso 1
Echamos cloruro de sodio al vaso precipitado y lo colocamos debajo de los electrodos, luego prendemos el equipo.
Paso 2
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CLORURO DE SODIO (NaCl (acuoso))
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Al encender el equipo notaremos que el foco se enciende con una luz muy resplandeciente y podemos decir que es un electrolito fuerte (*****)
Paso 1
Colocamos sacarosa solida en una luna de reloj y lo colocamos debajo de los electrodos.
Paso 2
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Sacarosa (C12H22O11 (solido))
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Notamos que el foco no se prende por lo tanto no hay conductividad, ni electrolitos.
Paso 1
Diluimos la sacarosa solida en agua, vertemos esta solución en un vaso precipitado y lo colocamos debajo de los electrolitos y encendemos el equipo.
Paso 2
Apreciamos que el foco no se enciende por lo tanto no hay conductividad.
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Sacarosa (C12H22O11 (acuoso))
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Paso 1
Echamos bencina al vaso precipitado y luego lo ponemos debajo de los electrodos y encendemos el equipo.
Paso 2
Al colocar el vaso precipitado notaremos que el foco no se enciende esto nos indica que no hay conductividad.
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BENCINA o ETER DE PETROLEO (C2H5-OH)
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Paso 1
Vertimos amoniaco al vaso precipitado y luego lo colocamos debajo de los electrodos y encendemos el equipo.
Paso 2
Observamos que el foco se prende pero no en su totalidad podemos decir que es un electrolito débil (**)
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AMONIACO (NH3)
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Paso 1
Echamos una cierta cantidad de metanol al vaso precipitado y luego lo colocamos en el equipo debajo de los electrodos.
Paso 2
Notaremos que no se enciende el foco al prender el equipo esto nos indica que no hay conductividad.
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METANOL
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Paso 1
Luego de observar que no hay conductividad en el metanol, ahora a este mismo compuesto le agregamos cloruro de sodio y lo volvemos a colocar debajo de los electrodos y encendemos de nuevo el equipo.
Paso 2
Observaremos que el foco del equipo se prende y muestra una luz resplandeciente y podemos decir que es un electrolito fuerte (*****).
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METANOL + CLORURO DE SODIO
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CALCULOS Y RESULTADOS
COMPU-ESTO
INTEN-SIDAD
IONES PRESEN-TES
COMP.IONICO
COMP. COVA-LENTE POLAR
COMP.COVA-LENTEAPOLAR
ELECTRO-LITOFUERTE
ELECTRO-LITO DEBIL
NO ELECTRO-LITO
Agua ____ NO NO SI NO NO NO SI
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destiladaAgua
potable* SI NO SI NO NO SI NO
NaOH ***** SI SI NO NO SI NO NO
NH4OH (ac) *** NO SI NO NO NO SI NO
CuSO4(S) ___ NO SI NO NO NO NO SI
CuSO4 (ac) **** SI SI NO NO SI NO NO
NaCl (acuoso) ***** SI SI NO NO SI NO NO
C12H22O11 (solido) ___ NO NO SI NO NO NO SI
C12H22O11
(acuoso)
___ NO NO SI NO NO NO SI
C2H5-OH ___ NO NO NO SI NO NO SI
NH3 ** SI NO SI NO NO SI NO
metanol ___ NO NO SI NO NO NO SI
Metanol + HCl
***** SI NO SI NO SI NO NO
CONCLUSIONES
Para poder identificar si un compuesto es iónico o covalente, utilizaremos solventes, puesto que lo polar disuelve lo polar y lo apolar disuelve lo apolar.
Si notamos que el solvente tiene iones, esto nos indica que conduce la corriente eléctrica.
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Los compuestos en solución acuosa, son malos conductores de la electricidad.
DISCUSION
Al terminar la parte experimental de este trabajo en el laboratorio podemos notar de que para saber si un compuesto es iónico o covalente necesitamos usar los electrolitos.
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Una de las discusiones más importantes es que si la corriente eléctrica pasa es porque hay iones en el solvente.
También hablaremos que los iones en solución acuosa, son electrolitos de segundo orden.
CUESTIONARIO
1. ¿Por qué el agua de grifo tiene la conductividad eléctrica distinta de la conductividad del agua destilada?Debido a que el agua de grifo es una mezcla de sales y agua las cuales le otorgan cierta carga, y por lo tanto se convierte en una sustancia polar, en cambio el agua destilada es agua pura, y se supone que no debe tener carga, por ello no es buen conductor eléctrico.
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2. ¿Qué es un dipolo?Un dipolo es un sistema de dos cargas de signo opuesto e igual magnitud cercanas entre sí. Los dipolos parecen en cuerpos aislantes dieléctricos. A diferencia de lo que ocurre en los materiales conductores, en los aislantes los electrones no son libres. Al aplicar un campo eléctrico a un material dieléctrico este se polariza dando lugar a que los dipolos eléctricos se reorienten en la dirección del campo disminuyendo la intensidad de éste.
3. ¿Cuál de los dos solventes: CH3CH2OH y éter de petróleo, es inmiscible con el agua? ¿Por qué?El etanol es una especie polar al igual que el agua, por lo tanto es miscible con el agua, sin embargo el éter de petróleo al ser apolar es totalmente inmiscible con el agua.
4. ¿Cuál de las siguientes sustancias: NaOH y NH4OHsería electrolito fuerte? ¿Por qué?El hidróxido de sodio es el electrolito fuerte, debido a que tiene una alta concentración de iones Na+ y OH-, cuya comparación con el hidróxido de amonio la hace mayor.
5. Represente las estructuras de Lewis (formulas electrónicas de puntos) de los compuestos ensayados en la práctica realizada.
a. HCl:
b. CH3COOH:
c. CuSO4:
d. NaCl:
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e. C2H5-OH:
6. De las moléculas siguientes cuales son apolares:
Compuesto Polaridad
CCl4 Apolar
OF2 Polar
CO2 Apolar
HCN Polar
NCl3 Polar
BF3 Apolar
CH3Cl Polar
7. ¿Cómo son los puntos de fusión y la solubilidad de sustancias cuya estructura se mantiene por diferentes tipos de enlace?
ENLACE IONICO ENLACE COVALENTE
ENLACE METALICO
SOLUBILIDAD Solubles en disolventes
Compuestos covalentes
Insolubles en solventes
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polares como el agua.
polares: solubles en solventes polares.
Compuestos covalentes apolares: solubles en solventes apolares.
apolares.
Algunos reaccionan con los ácidos y unos pocos con agua.
ENLACE IONICO ENLACE COVALENTE
ENLACE METALICO
PUNTOS DE FUSION
Altos puntos de fusión (entre 300°C y 1000°C)
Bajos puntos de fusión.
Puntos de fusión altos.
8. ¿Cómo es la conductividad de sólidos y disoluciones de sustancias cuya estructura se mantiene por diferentes tipos de enlace?
ENLACE IONICO ENLACE COVALENTE
ENLACE METALICO
CONDUCTIVIDAD ELECTRICA
Buenos conductores eléctricos.
No son buenos conductores eléctricos.
Elevada conductividad eléctrica.
9. ¿Cómo puedes saber si un sólido cristalino está formado por moléculas o iones?Está formado por iones si su punto de fusión es alto y normalmente conduce la electricidad. E s t á f o r m a d o p o r m o l é c u l a s s i s u p u n t o d e f u s i ó n e s m u y b a j o , n o conduce la electricidad en ningún caso y sus enlaces son covalentes.
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10.¿Que es la conductividad?Es una medida de la capacidad de una solución acuosa para transmitir una corriente eléctrica y es igual al recíproco de la resistividad de la solución.Dicha capacidad depende de la presencia de iones; de su concentración, movilidad y valencia, y de la temperatura ambiental. Las soluciones de la mayoría de los compuestos inorgánicos (ej. aniones de cloruro, nitrato, sulfato y fosfato) son relativamente buenos conductores. Por el contrario, moléculas de compuestos orgánicos que no se disocian en soluciones acuosas (ej. aceites, fenoles, alcoholes y azúcares) son pobres conductores de una corriente eléctrica. La conductancia (G, recíproco de resistencia R) de una solución se mide utilizando dos electrodos químicamente inertes y fijos espacialmente. La conductancia de una solución es directamente proporcional al área superficial del electrodo A, (cm2), e inversamente proporcional a distancia entre los electrodos L, (cm). La constante de proporcionalidad, k (conductividad) es una propiedad característica de la solución localizada entre dos electrodos.
G= k.L/A
Las unidades de k son 1/ohm-cm ó mho/cm. La conductividad se reporta generalmente en micromhos/cm (μmho/cm).
11.¿Qué es un conductimetro?
El conductimetro es un dispositivo diseñado para medir una característica de todos los materiales que es la CONDUCTIVIDAD. La conductividad se mide en Siemens*m2/m, o lo que es lo mismo Sm*m. Siemens es una unidad, por el área transversal del conductor, sobre la longitud del conductor (Un conductor mas "grueso" conduce mas y uno mas largo menos). En pocas palabras la conductividad dice que tan facil atraviesa la electricidad a ese material.
BIBLIOGRAFIA
Brown Theodore L., Química la Ciencia central, Undécima edición 2009, pp.305-307.
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Raymond Chang., Química General, Séptima edición 2002.pp.330-345.
Luis carrasco Venegas & Luz Castañeda Pérez., Química Experimental, Julio 2009-07-08 pp. 95-99.
Petrucci Herring., Química General, Décima edición; capítulo 10, pp.402-410.
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