TRABAJO DE LABORATORIO N5:

CONDUCTIMETRIA

Ao 2014 Facultad de Ingeniera

Universidad Nacional de Salta

Marco Terico: A pesar de la dificultad de interpretacin terica, las mediciones de conductividad se utilizan ampliamente en muchas industrias.

Por ejemplo, las medidas de conductividad se utilizan para controlar la calidad de los suministros pblicos de agua, en hospitales, en el agua de las calderas y en las industrias que dependen de la calidad del agua, tales como en las de elaboracin de la cerveza. En muchos casos, la conductividad est directamente vinculada a la cantidad de slidos totales disueltos (TDS). El agua desionizada de alta calidad tiene una conductividad de 5,5 S/m, el agua potable tpica en el rango de 5-50 mS/m, mientras que el agua de mar cerca de 5 S/m.2 (es decir, la conductividad del agua de mar es un milln de veces mayor que el agua desionizada). Este tipo de medicin no es especfica de iones, ya que a veces se puede utilizar para determinar la cantidad de slidos totales disueltos (TDS) si se conoce la composicin de la solucin y su comportamiento de conductividad. A veces, las mediciones de conductividad estn vinculadas con otros mtodos para aumentar la sensibilidad de la deteccin de determinados tipos de iones. La conductividad especfica de una solucin de electrolito es una medida de su capacidad para conducir la electricidad. Las medidas de conductividad se utilizan de forma rutinaria en muchas aplicaciones industriales y medioambientales como un modo rpido, barato y fiable de medir el contenido inico en una solucin. La medida de la conductividad del producto es un modo tpico de supervisar instantnea y continuamente la tendencia del funcionamiento de los sistemas de purificacin del agua La conductividad se determina habitualmente midiendo la resistencia AC de una solucin entre dos electrodos. Las soluciones diluidas siguen las leyes de Kohlrausch de la dependencia de la concentracin y la aditividad de las concentraciones inicas. Onsager dio una explicacin terica de la ley de Kohlrausch por extensin de la ecuacin de DebyeHckel

Conductimetria I:

Determinacin de la constante de la celda El equipo utilizado para medir la conductividad especfica de la celda era sofisticado. Por lo cual no se necesit medir la constante de la celda, solo tuvimos que calibrar el electrodo con una solucin de KCl de concentracin determinada. Que ya inclua el equipo antes mencionado. Al calibrar la celda podemos considerar la constante de celda K=1 Comprobacin de la validez de la teora de Onsager Este mtodo se basa en la teora de Onsager, la cual dice que para un electrolito tipo (1-1) un- Valente la conductividad est relacionada con la concentracin C(equiv/litro) segn:

=-(A+B) C Se midi la conductividad especfica de una solucin 0.1N de KCl y luego se procedi a la disolucin progresiva de la misma, midiendo sus respectivas conductividades especficas. Los datos obtenidos se presentan en la siguiente tabla:

C (N) (S/cm) C 0,1 0,0106 106 0,3162

0,05 0,0047 94 0,2236 0,01 0,00139 139 0,1

0,005 0,00084 168 0,0707 0,001 0,00052 520 0,0316

0,0005 0,00014 280 0,0224

En donde: = 100/ C Siendo: = Conductividad equivalente (S cm2/ equiv) =Conductividad especifica (S/cm) C= concentracin normal de la solucin de KCl

Grafico de vs. C

Extrapolando el grafico a C0 podemos ver que a partir de este grafico se determina =171.38 S cm2/equiv. Determinacin de la conductividad especifica del agua potable y agua destilada Se midieron las conductividades especficas del agua potable y del agua destilada con el equipo antes mencionado. Los valores que se obtuvieron fueron:

=0.00022 s/cm =0.0000034 s/cm

Conductimetria II:

Se prepar una solucin de concentracin (1/10)N de cido actico, se diluy progresivamente al doble de volumen hasta llegar a N/1280 , y se midi las conductividades especificas en cada dilucin. A partir de estos datos calculamos la conductividad equivalente , conductividad equivalente a dilucin infinita , grado de disociacin , y la contante de disociacin . Los datos y resultados se presentan a continuacin:

C (S/cm) 1000/C =/ K 0,1 0,00045 10000 4,5 390,7 0,011517789 2,9823E-06

0,05 0,00033 20000 6,6 390,7 0,016892757 2,199E-06 0,025 0,00023 40000 9,2 390,7 0,023547479 1,5431E-06

0,0125 0,000168 80000 13,44 390,7 0,034399795 1,1398E-06 0,00625 0,000123 160000 19,68 390,7 0,050371129 8,4852E-07

0,003125 0,00009 320000 28,8 390,7 0,073713847 6,3652E-07 0,0015625 0,000065 640000 41,6 390,7 0,106475557 4,7656E-07

0,00078125 0,000052 1280000 66,56 390,7 0,170360891 4,1061E-07

y = -251.26x + 171.38

0

50

100

150

200

0 0.1 0.2 0.3 0.4

Lineal ()

Grafico vs 1000/C

Con Grafico vs 1000/C

El valor de tablas para la conductividad equivalente a dilucin infinita del acido actico es 390.7 S cm2 /equiv. En nuestro grafico el valor mayor que se observa de conductividad equivalente es 67.5 S cm2 /equiv, esto es debido a que no se llego a una dilucin infinita, consideramos que el acido podra estar mucho ms diluido para observarse un valor prximo o bien la solucin presentaba algn inconveniente en el preparado.

Conductimetria III:

En esta experiencia se realiz la titulacin de un volumen conocido (50 cm3) de cido actico (cido dbil) con hidrxido de sodio (base fuerte). Se verti desde una bureta en cantidades pequeas cada vez y luego de cada adicin se mezcl bien y se determin su conductividad especfica. Durante el ciclo de la valoracin se consideraron las siguientes reacciones:

COOH + O COO + O (1) NaOH +

COO + O + + COO + + 2O (2) Dado que la reaccin (2) se encuentra en equilibrio, y la conductividad no variar ms linealmente. La constante de equilibrio de la reaccin (1) es:

=

en donde: = *

0

10

20

30

40

50

60

70

0 500000 1000000 1500000

conductividad equivalente

1000/Ceq

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0 200000 400000 600000 800000 1000000 1200000 1400000

Si la concentracin inicial del cido actico es y X la cantidad de NaOH agregado para la neutralizacin del cido actico. = X = Como la concentracin de los iones

que previenen de la disolucin de cido actico es despreciable

debido a que se trata de una la concentracin de los hidronios es:

= *

Por otro lado tenemos que la conductividad especfica se relaciona con la concentracin de la solucin de la siguiente manera: = *

Si tenemos una solucin con varios iones presentes, la conductividad se calcula teniendo en cuenta el aporte de todos estos. = *

En nuestro caso los iones que aportan a la conductividad son O, y = *

+

* + *

Como podemos ver al aumentar la concentracin ce inicialmente decrece la conductividad hasta alcanzar el punto de neutralizacin. En el cual la conductividad muestra un incremento progresivo debido a la presencia de iones y Los datos obtenidos en la experiencia son los siguientes:

V (cm3) (S/cm) 0 0,0019

0,5 0,00096 1 0,00113

1,5 0,00135 2 0,00167

2,5 0,00171 3 0,002

3,5 0,0024 4 0,0027

A partir de los datos obtenidos y la grfica podemos ver que necesitamos 0.5 ml de NAOH 1N para neutralizar los 50 ml de solucin de cido actico.

COOH + O COO + O NaOH +

A partir de las ecuaciones podemos ver que 1eq de NAOH = 1eq de COOH = 0.5ml de NaOH 1N *

*

=0.0005 eq de COOH Ahora veamos la concentracin inicial de la solucin de COOH =

.

*

= 0.01N de COOH Obtenemos el siguiente valor de concentracin para el cido actico: = 0.01N de COOH =

= 0.010.1 = 0.1

El resultado obtenido varia con el valor real en un orden de magnitud, que seguramente se debe a que el equipo para medir la conductividad no se enjuago adecuadamente o a que las concentraciones de las soluciones brindadas no eran de lo ms precisas.

Grafico vs. Volumen de NaOH agregado

En el grfico se muestra la conductividad especfica medida durante la valoracin conductimtrica de una solucin de cido actico con NaOH. A medida que se agrega el reactivo valorante (NaOH), los H+ del acido actico van siendo consumidos por los OH- para formar agua. Estos H+ son progresivamente sustituidos por iones Na+, los cuales poseen una conductividad menor que los H+, y por lo tanto la conductividad de la solucin disminuye. Luego del punto de equivalencia, el exceso de iones Na+ y OH- provoca el aumento de la conductividad de la solucin. La pendiente de la recta correspondiente a la fase final de la valoracin (ms all del punto de equivalencia) es menor que la pendiente inicial debido a que la suma de las conductividades del Na+ y el OH- es menor que la correspondiente suma para los iones H+ y acetato.

Conclusiones: Las experiencias de conductimetria I Y II se llevaron a cabo sin ningn inconveniente. El dispositivo que se utiliz para medir las conductividades especficas fue de gran ayuda, dado que no requera calcularse la constante de la celda para calibrarlo pues ya inclua su solucin para calibrar y su constante determinada. Esto nos permiti agilizar el procedimiento. Para la experiencia de conductimetria III se peda valorar un acido fuerte (HCl) y un acido dbil (cido actico) titulando con una solucin valorada de NaOH. En el caso del acido dbil los datos obtenidos fueron satisfactorios pudiendo realizarse los clculos correspondientes y el grafico requerido. No as en el caso del acido fuerte. El equipo con el que contbamos presentaba dificultades para medir las conductividades especificas del acido puro y de las soluciones obtenidas al agregarle NaOH. Estimamos que esto fue debido a que el mismo se encontraba muy concentrado. Es por ello que al no obtener valores satisfactorios, no se presentan los clculos y grafico para esta titulacin. Bibliografa: -Apuntes de clases - es.wikipedia.org/wiki/Conductividad_(electroltica)

0

0.0005

0.001

0.0015

0.002

0.0025

0.003

0 1 2 3 4 5

conductividad especifica

vol de NaOH (cm3)

(S/cm)