conductividad electrica en soluciones.ppt

UAM 2010-11. Qumica Fsica. Transporte Conductividad Elctrica *Conductividad y resistividad elctrica de algunos materialesConductividad, : capacidad de la sustancia para transportar carga elctricaresistividad

Valores medidos a 20oC y 1atm /(1cm1)/( cm)metalesCu6 1052 106disolucin de electrolitosKCl(ac,1M)0.19semiconductoresCuO105105aislantesvidrio10141014

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UAM 2010-11. Qumica Fsica. Transporte Conductividad Elctrica *Conductividad elctrica de disoluciones de electrolitos+ el gradiente de potencial elctrico entre los electrodos provoca transporte de carga elctrica por los ioneslos cationes migran hacia el electrodo negativolos aniones migran hacia el electrodo positivo la conductividad de la disolucin depende de la concentracin de electrolito dado que los iones transportan la carga al c a concentracionesmuy elevadas: formacin de pares inicos


UAM 2010-11. Qumica Fsica. Transporte Conductividad Elctrica *Conductividad molar: mLa conductividad molar vara con la concentracin porque con la concentracin puede variar el grado de disociacin del electrolito en sus iones las interacciones entre iones (llegando a formarse pares inicos a conc.altas)Se observa una variacin con la concentracinmuy diferente entreelectrolitos fuertes

y

electrolitos dbilesLa conductividad molar expresa la capacidad de una cantidad dada de soluto (por unidad de volumen) para transportar carga elctrica


UAM 2010-11. Qumica Fsica. Transporte Conductividad Elctrica *Conductividad molar de electrolitos fuertes Dilucin infinitano interaccin obtenible por extrapolacinentre iones Concentracinla interaccin entre moderadaiones de carga opuesta afecta su movilidad ysu conductividad (co =1M)Ley de Kohlrausch S=const. lineal en Concentracinformacin de pares la conductividad molar elevadainicos disminuyeElectrolito fuerte: disociacin completa en sus ionesaumenta la concentracin

KCl(ac) a 25oC y 1atmc / M 1cm1m 1cm2mol100(150)0.0010.0001471470.010.001411410.10.012912910.112112


UAM 2010-11. Qumica Fsica. Transporte Conductividad Elctrica *Conductividad molar de electrolitos dbilesElectrolito dbil: La conductividad depender del grado de ionizacin del electrolito () aumenta al disminuir la concentracin. (Notar: debe corresponder a disociacin total, pero, algunos electrolitos no se disocian completamente a dilucin infinita).

Ejemplo: disociacin de un cido dbil: Ley de dilucin de Ostwald es lineal en cm = ordenada en el origen


UAM 2010-11. Qumica Fsica. Transporte Conductividad Elctrica *Contribucin de los iones individuales a la densidad de corriente Disolucin con dos tipos de iones:N+ cationes; carga= z+e -- N aniones; carga= ze Electrodos a distancia l:E = /l campo elctrico: afecta a cationes y aniones Fuerzas sobre un catin:(z+e)Ex acelera al catin hacia el electrodo negativof v+,x fuerza de friccin que se opone a su migracincuando se compensan velocidad de migracin cte: v+,x Densidad de carga asociada a los cationes j+,, a los aniones j, y total, jcarga que atraviesa el plano transversal central de la figura, de rea A, migrando a velocidad v+,x


UAM 2010-11. Qumica Fsica. Transporte Conductividad Elctrica *Contribucin de los iones individuales a la densidad de corriente Disolucin general (B recorre todos los tipos de iones):Nmeros de transporteLa densidad de corriente asociada a los iones B es proporcional a: su carga molar: |zB|F su velocidad de migracin su concentracin (veremos que la velocidad de migracin depende del campo elctrico, del ion y el disolvente, T, P y concentracinCon slo dos tipos de iones:electroneutralidad:medibles:Mtodo de Hittorf(ver Levine)


UAM 2010-11. Qumica Fsica. Transporte Conductividad Elctrica *Movilidad elctrica y conductividad elctrica de los ionesMovilidad elctrica del ion B: uBPartiendo de:

y teniendo en cuenta que: las disoluciones electrolticas siguen la ley de Ohm ( indep. del campo) y dada una concentracin cBMovilidad elctrica del ion Bvelocidad de migracin cuando el ion es sometido a un campo elctrico unidad.Es medible (ver Levine).Conductividad elctrica del ion B: uBConductividad elctrica del ion Bdepende de:su carga molarsu movilidadsu concentracin


UAM 2010-11. Qumica Fsica. Transporte Conductividad Elctrica *Valores de movilidad de algunos iones en disolucin acuosa a 25oCsin campo elctricocon campo elctrico

IonH3O+Li+Na+Mg2+OHClBrNO3u105 (cm2V1s1 )36340.251.955.020679.181.074.0


UAM 2010-11. Qumica Fsica. Transporte Conductividad Elctrica *Valores de movilidad de algunos iones en disolucin acuosa a 25oCContribucin de otros mecanismos a la movilidad El caso particular de los iones H3O+ y OH : valores anormalmente altos mecanismo propuesto para la migracin de la carga +: a. H3O+ unido a 3 molculas de H2O por puentes de Ha-c. un H del ion H3O+ se separa y se une a un H2O vecina H H H H O H O O H O H H H H

propuesto para la migracin de la carga :

H H H H O + H O O H + O ++

IonH3O+Li+Na+Mg2+OHClBrNO3u105 (cm2V1s1 )36340.251.955.020679.181.074.0


UAM 2010-11. Qumica Fsica. Transporte Conductividad Elctrica *Estimacin terica de movilidades inicas lmiteEstimacin de movilidades inicas lmite (=a dilucin infinita) Fuerzas sobre un ion B:.. fuerzas elctricas debida a otros iones = 0 a dilucin infinita.. |zBe|E fuerza elctrica debida al campo elctrico (-gradiente de potencial elctrico).. f vB fuerza de friccin sobre el ion con nh molculas de hidratacin (se opone a su migracin); puede estimarse usando la Ley de Stokes para el ion hidratado Cuando ambas fuerzas se compensan la velocidad de migracin vB es cte: no aplicable a H3O+ y OH permite estimar el radio de iones hidratados El radio estimado de un ion pequeo puede ser grande siel ion migra con un nmero elevado de molculas dehidratacin nh


UAM 2010-11. Qumica Fsica. Transporte Conductividad Elctrica *Conductividad inica molarConductividad molar del ion B:(por analoga con ) Dependencia de la concentracin m al c al igual que las movilidades, debido a interacciones con otros iones Valores a dilucin infinita (interacciones nulas) m transferibles de una disolucin a otra tiles para estimar valores de m - notar los valores anmalos de H3O+ y OH y el efecto de la carga Dependencia de la temperatura

CatinH3O+NH4+K+Na+Ag+Ca2+Mg2+m (1 cm2 mol1 )350.073.573.550.162.1118.0106.1

AninOHBrClNO3CH3COOSO42-m (1 cm2 mol1 )199.278.176.371.440.8159.6


UAM 2010-11. Qumica Fsica. Transporte Conductividad Elctrica *Conductividad inica molarRelacin entre m y m,B Electrolitos fuertes: Electrolitos dbiles:Para algunos cidos =1; para otros, no !


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