7/22/2019 hittorf

1/4

DETERMINACION DEL NUMERO DE TRANSPORTE POR EL METODO DE HITTORF.

RESUMEN

La finalidad del experimento es emplear el metodo de Hittorf en ladeterminacin del nmero de transporte de los iones H+ y NO3-

para la electrolisis de una solucin acuosa de HNO3 0,1 M,empleando un columbmetro de cobre conectado en serie al circuitode la electrolisis. Lo que se mide en este mtodo es la cantidad totalde electricidad que pasa a travs de la clula y la cantidad de una delas especies inicas que se desplaza desde el espacio que rodea a unode los electrodos.

LAURA GUZMNACEVEDO

Estudiante qumica industrialLaurits617@hotmail.es

JUAN DAVID ALVAREZEstudiante qumica industrial

juanchoalvarez22@gmail.com

PALABRAS CLAVES

Electrolito fuerte, Hittorf, interaccionesinicas,y nmero de transporte.

INTRODUCCIN

Determinar el nmero de transporte significapoder cuantificar la contribucion del mismo ala corriente total que recircula a travs de unasuperficie de referencia, como consecuencia dela existencia de un gradiente de potencialelctrico, pero en ausencia de un gradiente de

potencial qumico. El mtodo de Hittorfconsiste en utilizar una celda de electrolisis enlas que las zonas andicas y catdicas, estnseparadas por una regin central en la que, si

bien existe gradiente de potencial elctrico, elgradiente de potencial qumico es nulo.

RESUMEN METODOLOGICO

En la determinacin del nmero de transportesegn el metodo Hittorf, se utiliza un aparato

similar al de la figura 1. El aparato se rellenacon una disolucion de electrolito deconcentracion conocida, en este caso se empleaHNO30,1M. Se pasa una corriente electrica atravs de la disolucin del electrlito, y a travsde un columbmetro de cobre, aplicando unadiferencia de potencial a travs del sistematotal. La parte central que conecta los doscompartimentos electronicos impide que se

produzcan mezclas mecanicas del contenido delos dos compartimentos. Los iones,naturalmente, pasan libremente a travs de laseccin intermedia; a medida que la corriente

pasa a travs de la disolucin, los cationes se

separan del compartimiento andico endireccin al comportamiento catdico y losaniones se mueven desde el ctodo al nodo.

Figura N1: montaje para la determinacin del nmero detransporte, metodo Hittorf.

Posterior a hacer el montaje, llenando losrespectivos compartimentos del aparato deHittorf con la la disolucion de HNO30,1M, seintroducen electrodos en las ramas del aparatode manera que queden en contacto con ladisolucin; se pesan los electrodos que se van aintroducir en el columbmetro anotando losrespectivos datos, posteriormente se sostienende un soporte y se introducen en elcolumbimetro. Se conecta el multimetro, elaparato de Hittorf y el columbmetro como lo

indica la figura, y se conectan a una fuente dealimentacin, la cual se enciende einmediatamente se hace correr el cronometro

por 3 minutos a una intensidad de corrientemenor a 3 amperios y debe permanecerconstante.

Mientras el proceso de electrolisis continua, sevalora el NaOH con biftalato potasicoempleando fenoftaleina como indicador, estasolucion de NaOH sera utilizada en lavaloracion del HNO3 que se encuentra en el

aparato de Hittorf. Finalmente se registra eltiempo exacto de la electrolisis, se titulan las

7/22/2019 hittorf

2/4

disoluciones de las regiones catodica y anodicapor separado, y se pesan los electrodos decobre que se encontraban en el columbimetro

para determinar el cambio de masa durante laelectrolisis.

RESUMEN TEORICO

Cuando una corriente electrica pasa a travs deun electrolito, las variaciones de concentracinen las inmediaciones de los elctrodos no son,en general las mismas. Aunque necesariamentecantidades equivalentes de iones positivos ynegativos, es necesario que se descarguen enlos electrodos, la velocidad con que los ionesse desplazan en el gradiente de potencia esdiferente; en consecuencia, la cantidad de

velocidad transportada por los cationes en unode los sentidos es diferente a la transportada

por los aniones en el sentido opuesto. Estas doscantidades estan en la relacin, en que estan lasvelocidades de migracin de cationes y aniones(u+ y u-); se hace necesario que los iones seencuentren en disolucin, para que ambostransporten la corriente electrica. La intensidadtotal de la corriente que recircula por ladisolucin bajo un determinado potencial es

proporcional a la suma de las movilidadesionicas (u

+y u

-).

METODOLOGIA

Los nmeros de transporte tambien llamadosndices de transporte o nmeros detransferencia, t+ y t-, caraceterizan la

participacin de cada tipo de in en la corrienteelectrica (I+,I-) y en el transporte de carga (q+,q - ), respectivamente. Los nmeros detransporte se definen como:

De donde facilmente se obtiene, que la suma delos nmeros de transporte es igual a la unidad:

Las cantidades de catin y anin que setransportan respectivamente durante laelectrolisis son proporcionales a lasmovilidades de cada tipo de in. Si estas

difieren entre si ( , dado que laneutralidad electrica debe mantenerse en todomomento, se producirn alteraciones deelectrolito en nodo y en el ctodo. Por mediode la electrolisis se produce una acumulacionde iones nitrato y de inoes hidronio encompartimetnto anodico y un defectoequivalente en el compartimento catodico.Determinando los cambios en la cantidad deelectrolito en cualquiera de las regionescatodica o anodica, puede determinarse lacantidad de carga transportada por los aniones;se hace un analisis en las disoluciones en cadacompartimento antes y despues de laelectrolisis, determinando los cambios deconcentracin en la regin andica y catdica.

La cantidad total de electricidad utilizada en laelectrolisis, puede medirse a partir de loselectrodos de un columbmetro de cobre; estecolumbmetro se basa en dos electrodods decobre sumergidos en una solucin paracolumbmetro conectado en serie al circuito.

Para calcular el nmero de transporte, segnlos resultados obtenidos, se emplean lassiguientes formulas:

|| (

(

Se tiene que el numero de transporte para elanin es:

(

(

Y el nmero de transporte del catin, es:

RESULTADOS Y ANALISIS DERESULTADOS

Valoracin de la solucin de NaOHcon biftalato potasico.

7/22/2019 hittorf

3/4

Valoracin VBP consumidos VNaOH alicuota [NaOH]1 19,1 ml 20 ml 0,0955 M2 18,9 ml 20 ml 0,0945 M

Media 0,095 MTabla N1: determinacin de la concentracon del NaOH

[] []

Con esta solucion de NaOH 0,095 M,se titula la solucion de HNO3 paradeterminar su concentracin real,obteniendo los siguientes resultados:

Valoracin VNaOH consumidos VHNO3 alicuota [HNO3]1 20,5 ml 20 ml 0,0974 M2 21,2 ml 20 ml 0,1007 M

Media 0,09905 M

Tabla N2: determinacin de la concentracin de HNO3

Resultados de la electrolisis deHNO3.

Tiempo total de electrolisis: 90minMasa del nodo de cobre antes dela electrolisis

5,9880 g

Masa de nodo de cobre despuesde la electrolisis

5,9905 g

Incremento en masa del anodo decobre

0,0025

Masa del ctodo de cobre antes de

la electrolisis

6,0601 g

Masa de ctodo de cobre despuesde la electrolisis

6,0760 g

Incremento en masa del anodo decobre

0,0159 g

Tabla N3: resultados de la electrolisis

Valoracin de las diluciones de

HNO3

compartimento Volumen dedisolucin

ml de NaOHgastados

[HNO3]

nodo 20 ml 19,8 ml 0,09905MCtodo 25 ml 20,6 ml 0,09905M

Tabla N 4: resultados de la valoracion de las diluciones.

Se calculan las moles de acido nitrico quecontenia inicialmente la disolucin en elcatodo, y para la cantidad de moles final seutilizan los valores obtenidos en la titulacin.

Para calcular :

Para calcular

Se procede de igual manera para determinar lasmoles iniciales y finales en el nodo.

Para calcular :

Para calcular

Entonces, la diferencia de moles del electolitoantes y despues de la electrolisis es:

7/22/2019 hittorf

4/4

Tabla N5: cantidades obtenidas en los compartimentos.

Posterior a obtener las moles del nodo y delctodo, se emplean estos valores para la

determinacin del nmero de transporte;utilizando la formula:

(

(

Donde,

M: peso atomico del cobre

Z: nmero de carga de la reaccin en elcolumbmetro de cobre; en este caso es 2.

( (

(

0,9459 0,05401Tabla N6: nmeros de transporte obtenidos

experimentalmente.

Determinacin del nmero detransporte teorico para los iones.

HNO3 H+ + NO-3

Donde,

i: conductividad equivalente del in.

Ci: concentracin del in.

Zi: carga del in.

In i Ci Zi H+ 349,8 0,1 1 34,98 42,13 0,83

NO-3 71,5 0,1 1 7,15 42,13 0,17

Tabla N7: nmeros de transporte teoricos.

Porcentaje de error del nmero detransporte

CONCLUSIONES

El mtodo de Hittorf, aunque defundamento sencillo, y de ampliocampo de aplicacin, tiene ladesventaja experimental de quedepende de la determinacin de

pequeas variaciones de laconcentracin, y por tanto, requiereemplear metodos analiticos muy

precisos si lo que se desea conseguirson valores reales de nmeros detransporte.

Los resultados que se obtienen delexperimento de Hittorf dependen

esencialmente del manejo apropiadodel sistema, al momento de vaciar loscompartimientos y la buena aplicacinde la tcnica de titulacin.

Analizando todas las posibles fuentesque podan generar error en lavariacin de resultados obtenidos parala concentracin del compartimientoandico y en consecuencia para losvalores del nmero de transporteexperimental, se lleg a la conclusinde que el error estuvo en el hecho deque los electrodos no eran totalmenteinertes, en la titulacin hecha a lasolucin contenida en elcompartimiento. Tambin se pudieroncometer errores en el momento dehacer las titulaciones, ya que losvolmenes y el tiempo que se tom

para hacer las mediciones fue ms delnecesario por tal motivo el proceso

puedo ser afectado.

BIBLIOGRAFIA

Qumica Fisica. Alexander Findlay Fundamentos de qumica fsica.

Wayne. E Wentworth, S. Jules Adner.