INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA NACIONAL DE CIENCIAS BIOLOGICAS

QUIMICO FARMACEUTICO INDUSTRIAL

4FM2

Laboratorio de Fisicoquímica Farmacéutica

PROFESORA: Esther Ivonne Royan García

Practica 4: Mediciones de Conductividad

Fecha de práctica: 07 de Marzo de 2016

Alumnos:

Arriaga Baeza Daniel

García García Ana Alicia

Vera Palacios Alejandro

OBJETIVOS

Determinar gráficamente la conductividad eléctrica específica y la conductividad

eléctrica equivalente de CH3COOH, HCl y NaOH en solución, en función de la

concentración. Determinar gráficamente y por medio de la ecuación de kohlrausch la conductividad

equivalente a dilución infinita para electrolitos fuertes

Aplicar de manera práctica los conceptos de conductividad eléctrica específica, conductividad eléctrica equivalente.

PROPÓSITO

Comprobar el fundamento revisado en teoría y asociarlo con conocimientos previos.

Conocer la importancia de la conductividad equivalente y específica en soluciones de electrolitos y aplicarla a problemas futuros en la industria.

INTRODUCCIÓN

Aplicaciones

Control de purga en calderas: Deben eliminarse de la caldera los productos químicos que se introducen a través del agua de

alimentación. No hacerlo puede motivar que el sistema de la caldera sufra la formación de

incrustaciones, corrosión, metal agrietado y quebradizo, arrastre de sólidos y espuma., muchas veces

esto es continuamente supervisado por la conductividad de cationes que es la conductividad del

agua después de haber pasado a través de una resina de intercambio catiónico. Este es un método

muy sensible para vigilar las impurezas aniónicas en el agua de la caldera, en presencia de exceso de

cationes (los del agente alcalinízate usualmente utilizado para el tratamiento de agua). La

sensibilidad de este método se basa en la alta movilidad de H+ en comparación con la movilidad de

otros cationes o aniones.

Calidad de los suministros públicos de agua: Se usa la conductividad para eliminar iones de Mg, Na, Cl, que pudieran haber quedado en el agua y

así poder distribuirse a hospitales.

Instrumentos de medición

Medidor de conductividad PCE Aparato de múltiples capacidades para la inspección de la calidad del agua. El medidor de

conductividad sirve para el control en el agua de los valores del pH, conductividad, oxígeno y es así

también muy apropiado para la medición de la temperatura.

Medidor de conductividad para conductividades bajas.

Medidor de conductividad universal para el uso en agua, aguas residuales, soluciones químicas, etc.

El medidor de conductividad multifunción para laboratorios Combina los parámetros pH, conductividad, resistencia, TDS y salinidad. En el parámetro pH el

medidor de conductividad multifunción para laboratorios HI 4521-02 destaca por la función de

control y calibración Cal Check™, por una calibración en 5 puntos y tampones personalizados. La

función Cal Check™, integrada en el medidor de conductividad multifunción para laboratorios,

compara en cada calibración de pH los nuevos datos de calibración con los anteriores.

Detector de conductividad Se utiliza en cromatografía de gases y es uno de los primeros utilizados. Tiene una amplia

aplicación y su uso se basa en la diferencia de conductividad térmica del gas portador cuando circula

también analito

Conductimetro de sobremesa Aparato que mide la resistencia eléctrica que ejerce el volumen de una disolución encerrado entre los dos electrodos

DESARROLLO

Efectuar las lecturas de

conductancia Utilizando un

conductimetro

De los soluciones de electrolito

proporcionadas

Las mediciones se harán de forma ascendente de concentración, a una T°

constante

NaOH 2.0 N HCl O.1 N CH3COOH 1.0

N

Ácido Clorhídrico Hidróxido de Sodio

Hasta 0.001 N

Ácido acético

Hacer disoluciones

RESULTADOS Constante de la celda K=1

Acido Acético

Concentración

(N)

G-Conductancia

(1/ Ώ)

X-Conductividad

Especifica

(1/ Ώ*cm)

λConductancia

equivalente (cm²/eq-

L * Ώ)

.001 0,000166 0,000166 166,9

.01 0,000208 0,000208 20,83

1 0,001251 0,001251 1,251

2 0,001533 0,001533 ,7665

Ácido Clorhídrico

Concentración

(N)

G-Conductancia

(1/ Ώ)

X-Conductividad

Especifica

(1/ Ώ*cm)

λConductancia

equivalente (cm₂/eq-L * Ώ)

.001 0,001296 0,001296 1296

.01 0,011462 0,011462 1146,2

1 0,107796 0,107796 107.796

2 0,196078 0,196078 98.039

Hidróxido de Sodio

Concentración (N)

G-Conductancia

(1/ Ώ)

X-Conductividad

Especifica (1/ Ώ*cm)

λConductividad

equivalente (cm₂/eq-L * Ώ)

.001 0,000625 0,000625 625

.01 0,002531 0,002531 253,1

1 0,134952 0,134952 134,952

2 0,212765 0,212765 106,3825

En la figura 1 se muestra la variación de la conductividad eléctrica específica con la concentración para

NaOH, HCl (electrolitos fuertes) y CH3COOH (electrolito débil). El comportamiento general es el mismo

para todos los electrolitos fuertes. Encontramos que el HCl se comporta de manera lineal ya que al ser un

ácido inorgánico fuerte sus protones se mueven con mayor facilidad en el solvente (H2O), después

encontramos a NaOH la cual presenta desviaciones estos se debe a que el ion hidroxilo presenta una mayor

dificultad para trasportarse en el solvente (H2O). El ácido acético no presenta un conductividad ya que este no

se disocia totalmente en solvente (H2O). Existe un aumento inicial de la conductividad para el HCl y NaOH a

medida que aumenta la concentración hasta un valor máximo, lo que se explica por existir un mayor número

de iones dispuestos para la conducción. A partir de un determinado valor de concentración, la conductividad

comienza a disminuir, debido a que las interacciones asociativas entre los iones dificultan la conducción de la

corriente.

Figura 1: Conductividad eléctrica especifica de CH3COOH, HCl y NaOH en solución, en función de la concentración.

En la figura 2. Observamos que la conductividad eléctrica equivalente depende de la concentración del

electrolito.

Si variamos la concentración de electrolitos fuertes (HCl y NaOH) y débiles (CH3COOH), la conductividad

eléctrica equivalente de los electrolitos fuertes disminución con la raíz cuadrada de la concentración.

Disminuye lentamente cuando aumenta la concentración, debido a que aumentan las atracciones entre iones

de signo contrario disminuyendo su movilidad y su solvatación es menor. Para el caso del HCl el cual tiene un

mayor grado de disociación , cuando se encuentra muy diluido el ion Cl- es solvatado por moléculas de agua y

esto le permite moverse con mayor facilidad y su protón “salta” de manera fácil entre las moléculas de agua

por tal motivo su conductividad eléctrica equivalente es mayor a la de NaOH. La conductividad depende del

número de iones presentes en disolución y, por tanto, del grado de disociación del electrolito

En cuanto a los electrolitos débiles muestran valores máximos de conductividad eléctrica equivalente cuando

está muy diluidos ya que se encuentran solvatados por el agua en su totalidad y su grado de disociación es

mayor.

Figura 2: Conductividad eléctrica equivalente de CH3COOH, HCl y NaOH en solución, en función de la raíz cuadra de su

concentración.

En la figura 3 Se puede observar que el ácido acético aunque estaba muy diluida su concentración no aumento

mucho lo que nos vuelve a indicar que es un electrolito débil, ya que depende del grado de disociación y no

de la dilución. Por otra parte en el ácido clorhídrico se observa que entre mayor sea la dilución mas ideal se

vuelve, ya que su conductancia aumenta porque se disocia completamente y da lugar a protones que son

tomados por moléculas de agua y transportados hasta el electrodo para así conducir electricidad, y por ultimo

podemos ver que el hidróxido de sodio también al estar más diluido aumenta pero se nota que no aumenta

tanto como el HCl debido a que se disocia en iones hidroxilo y estos toman un protón del medio y luego lo

liberan y otra molécula de hidroxilo u agua vuelve a tomar el protón y lo transportan hasta el electrodo para

conducir la electricidad.

Figura 3: Conductividad eléctrica equivalente de CH3COOH, HCl y NaOH en solución, en función de su dilución.

Con ayuda de la Ecuación de Kohlrausch la cual nos indica que a mayor concentración menor será

conductividad eléctrica equivalente, realizamos la regresión lineal a los datos obtenidos experimentalmente de

HCl y NaOH, colocando en el eje de las x la √C y en el eje de las y la λ.

Obteniendo así la siguiente ecuación y = -922.8x + 1249.3 en el caso del HCl y para NaOH y = -27469.x +

454.69.

Ecuación de la recta y= m x + b

Ecuación de Kohlrausch λ = -A √C + λ∞

Teniendo entonces que la conductividad equivalente a dilución infinita para el HCl es de 1249.3 eq.ohm-1

cm2 y para el NaOH es de 454 eq.ohm

-1 cm

2

El ácido acético es un electrolito débil por tal motivo no sigue la Ley de Kohlrausch, su conductividad molar

a dilución infinita (λ∞), no puede ser determinada por extrapolación en una gráfica de λ vs. √C o por regresión

lineal. Basándonos en la Ley de las Migraciones Independientes, el valor de λ∞ puede ser calculado a partir de

los valores de las conductividades molares iónicas a dilución infinita de λ+H + λ-CH3COO

λ∞CH3COOH

= λ+H

+ λ-CH3COO

λ∞CH3COOH

= 349.6 + 40.9

λ∞CH3COOH

= 390.5 eq.ohm -1

cm2

Figura 4: Conductividad eléctrica equivalente de CH3COOH, HCl y NaOH en solución, en función de la raíz cuadra de su concentración. Al extrapolar valores de concentración en la gráfica encontramos la conductividad eléctrica equivalente a

dilución infinita ( λ∞ ) de HCl y NaOH.

DISCUSIÓN

Al hacer la medicion de conductividad en el Acido acetico y al graficar se muestra que los

valores no difieren mucho, en la grafica de condutividad equivalente de muestra que

aunque se aumente la dilusion del acido acetico la conductancia equivalente de este, no

difiere mucho por lo que casi sigue una recta al igual que en la grafica de conductividad

electrica especifica/concentracion

En el caso del Acido Clorhidrico que es un electrolito fuerte puesto es un acido inorganico,

por lo que al graficar en el eje Y la conductividad especifica y en el eje X la concentracion

vemos que la curva entre mayor sea la concentracion, mayor sera la conductividad, y esto

es debe a que aun no llega a la concentracion en la cual se satura. Mientras que en la grafica

de conductividad equivalente, vemos que entre mayor sea la dilusion, mayor sera la

conductancia equilvante, y esto es razonable a lo que dice la teoria al ser un acido fuerte.

En el caso del Hidroxido de Sodio que es un electrolito fuerte, puesto que es una base

fuerte, en la grafica de conductividad especifica vemos que como lo dice la teoria a una

concentracion mayor, siempre y cuando no se llegue a la saturacion, se demuestra que la

conductividad especifica es mayor. Y esto lo corroboramos con la grafica de conductividad

equivalente se demuestra que a mayor disolucion mayor sera la conductividad equivalente

debido a que la nube ionica al estar en un medio mas diluido decrese debido al aumento de

la movilidad de los iones.

Arriaga Baeza Daniel

Al realizar las mediciones de diferencia de potencial (mV) de las distintas soluciones de

electrolitos a diferentes concentraciones, se pudo comprobar gráficamente lo revisado en

teoría, la conductancia eléctrica equivalente en soluciones de electrolitos está en función de

su disociación.

Como se puede observar gráficamente, el ácido clorhídrico fue quien presento una mayor

conductividad, siendo este un ácido fuerte, al disociarse libera un protón, quien busca

estabilizarse y lo consigue formando un ion hidronio con el agua que se encuentra en el

medio, sin embargo energéticamente es más inestable un ion hidronio comparado con una

molécula de agua, es así como esta busca deshacerse de un protón, esto se realiza

sucesivamente, y es este brinco de protones quien genera una gran conductividad, es lo que

se conoce como “mecanismo en cadena”.

Por otro lado tenemos al NaOH en 2° lugar de conductividad, quien sigue este mismo

mecanismo en cadena, pero de forma contraria, ya que este al disociarse forma al ion

hidroxilo que lo que busca es quitarle un protón al agua y así sucesivamente, esto genera su

conductividad eléctrica, sin embargo es menor a la de los acido débiles ya que es más fácil

añadirle un protón al agua que quitárselo como lo hace una base fuerte.

En cuanto a las sales, aunque no se experimentó con ellas, podemos deducir que estas al no

liberar protones ni necesitarlos no puede generar un mecanismo en cadena, lo que provoca

su baja conductividad.

Por otro lado sabemos que la conductividad aumenta generalmente con la temperatura, ya

que disminuye la viscosidad del disolvente, permitiendo el movimiento libremente de los

iones, sin embargo esto no se pudo comprobar ya que mantuvimos la temperatura constante

durante las mediciones.

García García Ana Alicia

Los electrolitos que mejor conducen la corriente electricidad son los ácidos inorgánicos

fuertes ya que estos al tener protones, los cuales se mueven con mayor facilidad en el

solvente en este caso agua , ayudan a conducir mejor las cargas tal como se observó en el

caso del HCl el cual presenta una mayor conductividad eléctrica especifica en comparación

con el NaOH el cual también es un electrolito fuerte pero este libera iones hidroxilo los

cuales se mueven con mayor dificultad en el solvente. Para el caso del electrolitos débiles

como es el ácido acético el cual no es un buen conductor de la corriente eléctrica, ya que no

se disocian totalmente por lo cual no pueden trasportar las cargas de manera eficiente.

En la conductividad eléctrica específica nos indica que a mayor concentración de

electrolitos, mayor será la conductividad pero llegara a un punto máximo y después de este

se saturara la solución por lo tanto la conductividad disminuirá ya que las interacciones

entre los iones aumentara. Para este caso es importante tener un gran número de iones

presenten en el área siempre y cuando no se sature.

Para la conductividad eléctrica equivalente es importante tomar en cuenta el grado de

disociación ya que las soluciones deben de estar muy diluidas para que los iones se disocien

por completo y pueden conducir la corriente eléctrica. En este caso no se toma encuentra el

área sino que el número de iones presenten en la solución debe de ser menor para que estos

se muevan con mayor libertad.

Vera Palacios Alejandro

CONCLUSION

La conductividad eléctrica equivalente de una solución electrolítica no varía

linealmente con la concentración

La conductividad eléctrica equivalente de una solución electrolítica aumenta en función de su disociación

La ecuación de Kohlraush que especifica conductividad equivalente a dilución infinita se adecua solo para electrolitos fuertes.

La conductividad eléctrica equivalente en ácidos débiles sigue la ley de la migración independiente de los iones.

FUENTES

1. http://ocw.uv.es/ciencias/1-1/teo_conductividad_nuevo.pdf Recuperado el

9/03/2016 Recuperado el 11/03/2016

2. Chang. Raigmond (1987). "Fisicoquimica con aplicaciones a sistemas biológicos".

3ra edición, ediciones CECSA. pp 158,159.

3. Skoog, Donald M. West, F. James Holler. (1997). Fundamentos de química

analítica, Volumen 2. Editorial Reverte, Pág. 129