practica 4 mediciones de conductividad

8/18/2019 Practica 4 Mediciones de Conductividad

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INSTITUTO POLITECNICO NACIONALESCUELA NACIONAL DE CIENCIAS BIOLOGICAS

QUIMICO FARMACEUTICO INDUSTRIAL4FM2

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


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OBJETIVOS

Determinar gráficamente la conductividad eléctrica específica y la conductividadeléctrica equivalente de CH3COOH, HCl y NaOH en solución, en función de laconcentración.

Determinar gráficamente y por medio de la ecuación de kohlrausch la conductividadequivalente 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 solucionesde electrolitos y aplicarla a problemas futuros en la industria.


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INTRODUCCIÓN

Aplicaciones

Control de purga en calderas:

Deben eliminarse de la caldera los productos químicos que se introducen a través del agua dealimentación. No hacerlo puede motivar que el sistema de la caldera sufra la formación deincrustaciones, corrosión, metal agrietado y quebradizo, arrastre de sólidos y espuma., muchas vecesesto 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 métodomuy sensible para vigilar las impurezas aniónicas en el agua de la caldera, en presencia de exceso decationes (los del agente alcalinízate usualmente utilizado para el tratamiento de agua). Lasensibilidad de este método se basa en la alta movilidad de H+ en comparación con la movilidad deotros 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 yasí 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 deconductividad sirve para el control en el agua de los valores del pH, conductividad, oxígeno y es asítambién muy apropiado para la medición de la temperatura.


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Medidor de conductividad para conductividades bajas.

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

El medidor de conductividad multifunción para laboratoriosCombina los parámetros pH, conductividad, resistencia, TDS y salinidad. En el parámetro pH elmedidor de conductividad multifunción para laboratorios HI 4521-02 destaca por la función decontrol y calibración Cal Check™, por una calibración en 5 puntos y tampones personalizados. Lafunción 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.


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Detector de conductividadSe 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 circulatambién analito

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

https://es.wikipedia.org/wiki/Cromatograf%C3%ADa_de_gaseshttps://es.wikipedia.org/wiki/Analitohttps://es.wikipedia.org/wiki/Analitohttps://es.wikipedia.org/wiki/Cromatograf%C3%ADa_de_gases


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DESARROLLO

Efectuar las lecturas de

conductancia Utilizando un

conductimetro

De los solucionesde electrolito

proporcionadas

Las mediciones se haránde forma ascendente deconcentración, a una T°

constante

NaOH 2.0 NHCl O.1 NCH3COOH 1.0

Ácido Clorhídrico Hidróxido de Sodio

Hasta 0.001 N

Ácido acético

Hacer disoluciones


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RESULTADOSConstante de la celda K=1

Acido AcéticoConcentración

(N)

G-Conductancia(1/ Ώ)

X-ConductividadEspecifica

(1/ Ώ*cm)

λ Conductanciaequivalente (cm²/eq-

L * Ώ) .001 0,000166 0,000166 166,9.01 0,000208 0,000208 20,831 0,001251 0,001251 1,2512 0,001533 0,001533 ,7665

Ácido ClorhídricoConcentración

(N)


X-ConductividadEspecifica(1/ Ώ*cm)

λ Conductanciaequivalente (cm₂/eq-

L * Ώ) .001 0,001296 0,001296 1296

.01 0,011462 0,011462 1146,21 0,107796 0,107796 107.7962 0,196078 0,196078 98.039

Hidróxido de SodioConcentración

(N)


X-ConductividadEspecifica(1/ Ώ*cm)

λ Conductividadequivalente (cm₂/eq-

L * Ώ) .001 0,000625 0,000625 625.01 0,002531 0,002531 253,1

1 0,134952 0,134952 134,9522 0,212765 0,212765 106,3825


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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 unácido inorgánico fuerte sus protones se mueven con mayor facilidad en el solvente (H2O), despuésencontramos 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 nose disocia totalmente en solvente (H2O). Existe un aumento inicial de la conductividad para el HCl y NaOH amedida que aumenta la concentración hasta un valor máximo, lo que se explica por existir un mayor númerode iones dispuestos para la conducción. A partir de un determinado valor de concentración, la conductividadcomienza a disminuir, debido a que las interacciones asociativas entre los iones dificultan la conducción de lacorriente.

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


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En la figura 2. Observamos que la conduct ividad eléctrica equivalente depende de la concentración delelectrolito.

Si variamos la concentración de electrolitos fuertes (HCl y NaOH) y débiles (CH3COOH), la conductividadeléctrica 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 ionesde signo contrario disminuyendo su movilidad y su solvatación es menor. Para el caso del HCl el cual tiene unmayor grado de disociación , cuando se encuentra muy diluido el ion Cl- es solvatado por moléculas de agua yesto 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 delnúmero 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 cuandoestá muy diluidos ya que se encuentran solvatados por el agua en su totalidad y su grado de disociación esmayor.

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


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En la figura 3 Se puede observar que el ácido acético aunque estaba muy diluida su concentración no aumentomucho lo que nos vuelve a indicar que es un electrolito débil, ya que depende del grado de disociación y node la dilución. Por otra parte en el ácido clorhídrico se observa que entre mayor sea la dilución mas ideal sevuelve, ya que su conductancia aumenta porque se disocia completamente y da lugar a protones que sontomados 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 aumentatanto como el HCl debido a que se disocia en iones hidroxilo y estos toman un protón del medio y luego loliberan y otra molécula de hidroxilo u agua vuelve a tomar el protón y lo transportan hasta el electrodo paraconducir la electricidad.

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


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Con ayuda de la Ecuación de Kohlrausch la cual nos indica que a mayor concentración menor seráconductividad eléctrica equivalente, realizamos la regresión lineal a los datos obtenidos experimentalmente deHCl 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 + bEcuación 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 cm2

El ácido acético es un electrolito débil por tal motivo no sigue la Ley de Kohlrausch, su conductividad molara dilución infinita (λ∞), no puede ser determinada por extrapolación en una gráfica de λ vs. √C o por regresiónlineal. Basándonos en la Ley de las Migraciones Independientes, el valor de λ∞ puede ser calculado a partir delos 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 suconcentración. Al extrapolar valores de concentración en la gráfica encontramos la conductividad eléctrica equivalente adilución infinita ( λ ∞ ) de HCl y NaOH.


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DISCUSIÓN

Al hacer la medicion de conductividad en el Acido acetico y al graficar se muestra que losvalores no difieren mucho, en la grafica de condutividad equivalente de muestra queaunque 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 conductividadelectrica 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 concentracionvemos que la curva entre mayor sea la concentracion, mayor sera la conductividad, y estoes debe a que aun no llega a la concentracion en la cual se satura. Mientras que en la graficade conductividad equivalente, vemos que entre mayor sea la dilusion, mayor sera laconductancia 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 unaconcentracion mayor, siempre y cuando no se llegue a la saturacion, se demuestra que laconductividad especifica es mayor. Y esto lo corroboramos con la grafica de conductividadequivalente se demuestra que a mayor disolucion mayor sera la conductividad equivalentedebido a que la nube ionica al estar en un medio mas diluido decrese debido al aumento dela movilidad de los iones.

Arriaga Baeza Daniel

Al realizar las mediciones de diferencia de potencial (mV) de las distintas soluciones deelectrolitos a diferentes concentraciones, se pudo comprobar gráficamente lo revisado en

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

Como se puede observar gráficamente, el ácido clorhídrico fue quien presento una mayorconductividad, siendo este un ácido fuerte, al disociarse libera un protón, quien buscaestabilizarse y lo consigue formando un ion hidronio con el agua que se encuentra en elmedio, sin embargo energéticamente es más inestable un ion hidronio comparado con unamolécula de agua, es así como esta busca deshacerse de un protón, esto se realiza


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sucesivamente, y es este brinco de protones quien genera una gran conductividad, es lo quese conoce como “mecanismo en cadena”.

Por otro lado tenemos al NaOH en 2° lugar de conductividad, quien sigue este mismomecanismo 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 suconductividad eléctrica, sin embargo es menor a la de los acido débiles ya que es más fácilañadirle 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 noliberar protones ni necesitarlos no puede generar un mecanismo en cadena, lo que provocasu baja conductividad.

Por otro lado sabemos que la conductividad aumenta generalmente con la temperatura, yaque disminuye la viscosidad del disolvente, permitiendo el movimiento libremente de losiones, sin embargo esto no se pudo comprobar ya que mantuvimos la temperatura constantedurante las mediciones.

García García Ana Alicia

Los electrolitos que mejor conducen la corriente electricidad son los ácidos inorgánicosfuertes ya que estos al tener protones, los cuales se mueven con mayor facilidad en elsolvente en este caso agua , ayudan a conducir mejor las cargas tal como se observó en elcaso del HCl el cual presenta una mayor conductividad eléctrica especifica en comparacióncon el NaOH el cual también es un electrolito fuerte pero este libera iones hidroxilo loscuales se mueven con mayor dificultad en el solvente. Para el caso del electrolitos débilescomo es el ácido acético el cual no es un buen conductor de la corriente eléctrica, ya que nose disocian totalmente por lo cual no pueden trasportar las cargas de manera eficiente.En la conductividad eléctrica específica nos indica que a mayor concentración deelectrolitos, mayor será la conductividad pero llegara a un punto máximo y después de estese saturara la solución por lo tanto la conductividad disminuirá ya que las interaccionesentre 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 dedisociación 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 elárea sino que el número de iones presenten en la solución debe de ser menor para que estosse muevan con mayor libertad.

Vera Palacios Alejandro


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CONCLUSION

La conductividad eléctrica equivalente de una solución electrolítica no varíalinealmente con la concentración

La conductividad eléctrica equivalente de una solución electrolítica aumenta enfunción de su disociación

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

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

FUENTES

1. http://ocw.uv.es/ciencias/1-1/teo_conductividad_nuevo.pdf Recuperado el9/03/2016 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 químicaanalítica, Volumen 2. Editorial Reverte, Pág. 129
http://ocw.uv.es/ciencias/1-1/teo_conductividad_nuevo.pdf%20%20Recuperado%20el%209/03/2016http://ocw.uv.es/ciencias/1-1/teo_conductividad_nuevo.pdf%20%20Recuperado%20el%209/03/2016http://ocw.uv.es/ciencias/1-1/teo_conductividad_nuevo.pdf%20%20Recuperado%20el%209/03/2016http://ocw.uv.es/ciencias/1-1/teo_conductividad_nuevo.pdf%20%20Recuperado%20el%209/03/2016http://ocw.uv.es/ciencias/1-1/teo_conductividad_nuevo.pdf%20%20Recuperado%20el%209/03/2016http://ocw.uv.es/ciencias/1-1/teo_conductividad_nuevo.pdf%20%20Recuperado%20el%209/03/2016

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