CONDUCTANCIA DE LOS ELECTROLITOS

CONDUCTANCIA DE LOS ELECTROLITOS

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INDICE

1. Objetivos.. 3

2. Fundamento Terico 3

3. Datos. 6

3.1. Datos Experimentales.. 6 3.2. Datos Bibliogrficos.. 7

4. Tratamientos de Datos8

5. Discusin de Resultados .. 13

6. Conclusiones.... 14

7. Bibliografa.... 14

CONDUCTANCIA DE LOS ELECTROLITOS 1. OBJETIVOS: Determinar la conductividad equivalente de los electrolitos a diferentes concentraciones. Determinar las conductividades equivalentes de los electrolitos a dilucin infinita.2. FUNDAMENTO TEORICO:2.1.CONDUCTANCIA ELECTROLITICA

Se denominan conductores de primera especie o electrnicosa los metales slidos o fundidos yciertas sales slidas (sulfuro cprico, sulfuro de cadmio) que conducen la corriente elctrica sinexperimentar alteracin alguna. En estas sustancias, la conduccin tiene lugar por emigracindirecta de los electrones a travs del conductor bajo la influencia de un potencial aplicado. Aqu, lostomos o iones que componen el conductor, permanecen en sus lugares.Los conductores de segunda especie o electrolticosson los que experimentan transformacinqumica al paso de la corriente elctrica como las soluciones de electrolitos fuertes y dbiles, salesfundidas y tambin algunas sales slidas como el cloruro de sodio y el nitrato de plata. Latransferencia electrnica tiene lugar por migracin inica. Esta migracin involucra no slo unatransferencia de electricidad sino tambin el transporte de materia de una parte a otra del conductor.Adems, el flujo de corriente en los conductores electrolticos va siempre acompaado de cambiosqumicos en los electrodos que son muy caractersticos y especficos de las sustancias quecomponen el conductor y los electrodos.

2.2.CONDUCTANCIA (L)

La ley de Ohm establece que la corriente i que fluye en un conductor es directamente proporcional a la fuerza electromotriz aplicada E, e inversamente proporcional a la resistencia: i = E/R La conductancia L de una solucin es la inversa de la resistencia elctrica y tiene unidades de ohm -1(W-1) o siemens [S]. Es decir, L = 1/R.

2.3.CONDUCTIVIDAD ESPECFICA (K)

La conductividad especfica es la conductividad de 1cm3 de solucin entre electrodos de 1cm2 de rea que se encuentran distanciados 1cm.

2.4.CONDUCTIVIDAD EQUIVALENTE (

La conductancia equivalente se define como la conductancia de un equivalente electroqumico de soluto. No se especifica ni el volumen de la solucin ni el rea de los electrodos; estos varan para satisfacer las condiciones de la definicin. Por ejemplo, una solucin 1,0 N (1,0equivalentes por litro) requerir electrodos con areas de 1000cm2; una solucin 0,1N necesitara 10.000cm2 de electrodos debido a la dificultad experimental asociada con el uso de tales electrodosrelativamente grandes, la conductancia equivalente no se obtiene de medicionesdirectas. En cambio, se determina indirectamente a partir de datos de conductancia especfica.Para deducir la relacin entre la conductancia equivalente ( la conductanciaespecifica k y la concentracin N, partimos de la definicin de N.

Se define la Normalidad (N) como el nmero de equivalentes electroqumicos por litrode solucin, es decir:

(1)

V es el volumen de de solucin en cm3 contenida entre los electrodos y, por lotanto, puede expresarse en trminos de las dimensiones de la celda como:

.... (2)

Remplazo V (cm3) en la ecuacion (1) y despejando A (cm2)

(3)

De las definiciones anteriores se deduce:

(4)

Igualando (3) y (4):

. (5)

Despejando la conductividad equivalente:

2.4.CONDUCTANCIA EQUIVALENTE A DILUCION INFINITA ()

La conductancia equivalente de una sustancia aumenta a medida que aumenta la dilucin. En la siguiente tabla se muestra el comportamiento del cloruro de sodio, que puede considerarse como un electrolito fuerte tpico.

La variacin de se debe en parte a las fuerzas de atraccin y repulsin queexisten entre los iones individuales sodio y cloruro a concentraciones finitas. Si la solucin del electrolito no es infinitamente diluida, los iones se retrasan en sumovimiento debido al efecto electrofortico y al efecto de relajacin o asimetra. Elefecto electrofortico se debe al movimiento de la atmosfera de iones de cargaopuesta que rodean al ion. Esta atmosfera de iones arrastra molculas de solvente;El movimiento del ion es retardado as por el flujo de solvente en sentido opuesto. Elefecto de relajacin o asimetratambin debe su origen al movimiento de laatmosfera inica que rodea a una partcula determinada. Pero, en este caso, elmovimiento del ion es retardado por la carga de signo opuesto que se acumula detrs de la partcula en movimiento debido a que la atmosfera inica no tienetiempo de ajustarse para permanecer distribuida esfricamente alrededor del ion.

Para un electrolito fuerte existe una relacin lineal entre la conductancia equivalente y la raz cuadrada de la concentracin. Como puede observarse en la Figura (a), la extrapolacin de esta relacin lineal hasta concentracin cero permite obtener unvalor limite conocido como conductancia equivalente a dilucin infinitaPara un electrolito dbil, una representacin grafica similar es no lineal figura (b) , y la evaluacin directa de resulta difcil.

Los datos de conductancia inica equivalente permiten estimar la conductividad desoluciones de diversas sustancias, para ello utilizamos la ley de Kohlrausch, queaplicada a soluciones electrolticas no infinitamente diluidas, se escribe.

(7)

Esta expresin no es estrictamente correcta ya que los iones que tienen cargaelctrica se influyen mutuamente. Sin embargo, puede ser utilizada para estimar la conductividad de soluciones con bajas concentraciones de electrolito. Reemplazandoen la ecuacion (6) y despejando k se llega a

. (8)

Esta ecuacion permite estimar la conductividad de soluciones de un electrolito apartir de los datos de conductancia inica equivalente de sus iones. En una mezclade electrolitos se puede generalizar la ecuacion (8).Esta ecuacion, cuya aplicacin se limita a soluciones diluidas, se puede emplearpara predecir las diferentes curvas de titulacin conductimetrica, en las cuales laconcentracin total de electrolitos es normalmente baja.

2.5.CONSTANTE DE CELDA

Para muchas mediciones conductimetricas lo que se desea es la conductanciaespecifica. Esta cantidad se relaciona con la conductancia medida L por la relacin entre la distancia que separa los electrodos y su superficie. Esta relacin tiene unvalor fijo y constante para una celda dada, y se conoce como constante de la celdaK. La constante de la celda K = l / A depende de la geometra de la celda. Su valorrara vez se determina directamente; en lugar de ello, se evala midiendo laconductancia LS de una solucin cuya conductancia especfica KS es conocida.Comnmente se eligen soluciones de cloruro de potasio con este propsito.Una vez determinado el valor de esta constante, los datos de conductancia Lobtenidos con la celda se pueden convertir fcilmente en trminos de conductanciaespecifica k usando la ecuacion. De modo que:

3. DATOS:3.1. DATOS EXPERIMENTALES Laboratorio.Condiciones de Laboratorio

Temperatura de trabajo760.0 mmHg

Presin de trabajo 18.6 C

Tabla 1

Conductancia del H2O destilada.N de medicinConductancia (S)

11.40 uS

Tabla 2

Solucin Acuosa de KCl.N de medicinCKCl (equiv/l)Conductancia (S)

10.891.75mS

20.4 47.60mS

30.224.73 mS

40.113.27mS

50.056.86mS

60.0253.68mS

70.01251.91mS

Tabla 3 Solucin Acuosa de NaCl.N de medicinCNaCl (equiv/l)Conductancia (S)

10.869.40mS

20.438.70mS

30.220.80 mS

40.111.23mS

50.055.95mS

60.0253.18mS

70.01251.67mS

Tabla 4

Solucin Acuosa de CH3COONa.N de medicinC (equiv/l)Conductancia (S)

10.842.35mS

20.424.25mS

30.213.53mS

40.1 7.37mS

50.05 3.93mS

60.025 2.07mS

70.01251.092mS

Tabla 5 Solucin Acuosa de NaOH.N de medicinC (equiv/l)Conductancia (S)

10.8 149.70mS

20.477.90mS

30.244.40mS

40.1 23.20mS

50.0511.85mS

60.025 5.95mS

70.0125 2.90mS

Tabla 6

3.1. DATO BIBLIOGRAFICOS:

SustanciaConductancia Equivalente)

KCl149.86

NaCl

CH3COONa

NaOH247.80

Tabla 7

4.-TRATAMIENTO DE DATOS:4.1.- Calcular la conductancia especfica para cada solucin acuosa de KCl ,NaCl ,CH3COOH y NaOH.Para nuestra solucin acuosa de HCl 0.1M partiendo de la tabla N 3 y con la ecuacin (6) se tendra lo siguiente:K = L X K =91.75 mS X 1 cm-1KKCl =0.09175 S cm-1Por lo tanto hallaremos los valores para cada concentracin del KCl y de la misma forma para el CH3COOH ,NaCl y NaOH con ayuda de las tablas N 3, 4 , 5 y 6. SOLUCION ACUOSA DE KClCKCl (equi/l)0.80.40.20.10.050.0250.0125

K (Scm-1)91.75x 10347.60 x 10324.73 x 10313.27x 1036.86x1033.68x1031.91x103

Tabla 8

SOLUCION ACUOSA DE NaClCNaCl (equi/l)0.80.40.20.10.050.0250.0125

K (Scm-1)69.4 x 10338.7 x 10320.8x 10311.23 x 1035.95x1033.18x1031.674x103

Tabla 9 SOLUCION ACUOSA DE CH3COONaCCH3COOH (equi/l)0.80.40.20.10.050.0250.0125

K (Scm-1)42.35 x 10324.25 x 10313.53 x 1037.37 x 1033.93 x 1032.07 x 1031.09 x 103

Tabla 10 SOLUCION ACUOSA DE NaOH.CNaOH(equi/l)0.80.40.20.10.050.0250.0125

K (Scm-1)149.7x 10377.9 x 10344.4 x 10323.2 x 10311.85 x 1035.95 x 1032.9 x 103

Tabla 11

4.2.- Representar en forma grafica la conductancia especifica respecto a la concentracin para el KCl, NaCl ,CH3CCOH y NaOH.Para graficar, primero hay que restar la conductancia especfica del agua:

Empleamos la tabla N 3 .Y as obtenemos las tablas de cada electrolito correspondiente:N de medicinCKCl (equiv/l)Conductancia (S)K electrolito K agua

10.891.75mS91.7486mS

20.4 47.60mS 47.5986mS

30.224.73 mS 24.7286mS

40.113.27mS13.2686mS

50.056.86mS6.8586mS

60.0253.68mS3.6786mS

70.01251.91mS1.9086mS

Grfico para el KCl

Graficamos para el NaCl

Empleamos la tabla N 4 .Y as obtenemos las tablas de cada electrolito

N de medicinCNaCl (equiv/l)Conductancia (S)K electrolito K agua

10.869.40mS69.3986mS

20.438.70mS 38.6986mS

30.220.80 mS 20.7986mS

40.111.23mS 11.2286mS

50.055.95mS5.9486mS

60.0253.18mS3.1786mS

70.01251.67mS1.6686mS

Tabla 4

Graficamos para el CH3COOHNa

Empleamos la tabla N 5 .Y as obtenemos las tablas de cada electrolito correspondiente:

N de medicinC (equiv/l)Conductancia (S)K electrolito K agua

10.842.35mS42.3486mS

20.424.25mS 24.2486mS

30.213.53mS 13.5286mS

40.1 7.37mS 7.3686mS

50.05 3.93mS3.9286mS

60.025 2.07mS2.0686mS

70.01251.092mS1.0906mS

Tabla 5

Graficamos para el NaOH

Empleamos la tabla N 6.Y as obtenemos las tablas de cada electrolito correspondiente:

N de medicinC (equiv/l)Conductancia (S)K electrolito K agua

10.8149.70mS149.6986mS

20.477.90mS77.8986mS

30.244.40mS44.3986mS

40.123.20mS23.1986mS

50.0511.85mS11.8486mS

60.0255.95mS5.9486mS

70.01252.90mS2.8986mS

Tabla 6

4.3.- Calcular la conductividad equivalente para cada solucin acuosa de HCl, NaCl y CH3COONa.Para la solucin acuosa de HCl 0.1M partiendo de la ecuacion (8) y con los resultados de las tablas 7,8 y 9 se obtendr la conductividad equivalente. = 1000 x = 1000 x = 353.986 Por lo tanto hallaremos los valores para cada concentracin del HCl y de la misma forma para el CH3COOH y NaCl. SOLUCION ACUOSA DE HClCHCl (equi/l)0.10.010.0010.0005

()353.986307.86248.60255.20

SOLUCION ACUOSA DE NaClCNaCl (equi/l)0.10.010.0010.0005

()85.38663.0661.2063.60

SOLUCION ACUOSA DE CH3COONa CCH3COOH (equi/l)0.10.010.0010.0005

()43.28643.8640.7040.00

4.4.- Representar en forma grafica la conductividad equivalente respecto a la C0.5 para el HCl, NaCl y CH3COOHNa. Mediante la extrapolacin determine el valor de para el HCl, NaCl y CH3COONa cuando C=0 (dilucin infinita). La grafica de en funcin de C0.5, es casi lineal para un electrolito fuerte, use el mtodo de mnimos cuadrados. Para el HCl

0.32353.986

0.10307.86

0.03248.60

0.02255.20

0.3285.386

0.1063.06

0.0361.20

0.0263.60

Para el NaCl

0.3243.286

0.1043.86

0.0340.70

0.0240.00

Para el CH3COOHNa

La conductividad equivalente para electrolitos Fuertes:

Donde A: constante que depende de la naturaleza del solvente.: Conductividad equivalente Haciendo que sea igual a cero, podemos aproximar . Mediante graficas:= 252.0

4.5.- Puesto que la ecuacion (9) es vlida para todos los electrolitos, hallar para el CH3COOH a partir de: (CH3COOH) = (HCl) + (CH3COONa) - (NaCl)

= 233.905. DISCUSIN DE RESULTADOS: En los 3 casos la conductancia especfica se hace mayor a medida que la concentracin de la solucin aumenta, esto es debido al incremento en el nmero de iones por unidad de volumen en la solucin. La conductancia especfica HCl es mucho mayor en comparacin con las 2 sales NaCl y CH3COOH. Esto se debe a la presencia del ion H1 que tienen alta movilidad en comparacin con los otros iones. Para verificar el correcto funcionamiento del conductimetro se midi la conductancia del agua obteniendo un resultado diferente al real, es por ello que los datos experimentales obtenidos difieren de los datos tericos. Podemos hallar la conductancia equivalente a disolucin infinita, al extrapolarse a . Y se hallando el valor de la intercepcin, o bien se obtiene la pendiente de la porcin lineal de las curvas, entonces la intercepcin de la lnea con el eje nos da la conductancia equivalente a disolucin infinita.

6. CONCLUSIONES: Concluimos que la conductancia especfica de una solucin vara con la concentracin aumentando a medida que la concentracin lo hace. La conductancia equivalente de los electrolitos fuertes aumenta rpidamente por dilucin; en el caso del cido actico no se puede hallar , ya que hay una gran diferencia fundamental de comportamiento de las conductancias equivalentes ya que su grafica no se aproxima a la linealidad cuando la solucin se hace mas diluida. De la teora, se establece que a dilucin infinita es donde la disociacin es completa y donde desaparecen todos los efectos inter inicos, cada ion emigra independientemente de su co-ion; entonces se puede hallar la conductancia a disolucin infinita de electrolitos dbiles.8. BIBLIOGRAFIA: Ira N. Levine. Fisicoqumica. Editorial: Mc Graw Hill, quinta edicin, Volumen 1, Madrid, 2004, Paginas: 457 458 459 465. Gilbert W. Castellan. Fisicoqumica. Editorial : Addison-Wesley Iberoamericana, segunda edicin en espaol, Wilmington, 1987, Paginas: 358 359 360.Web grafa: http://www.unjbg.edu.pe/coin/pdf/01040500703.pdf http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/PresentacionCLASE:_Ecuaciones_de_conductimetria_2211.pdf http://www.frlp.utn.edu.ar/materias/fiquimica/conductividad.pdfPrograma Utilizado para las graficas:Data Studio version: 1.98F.I.Q.T Pgina 17