UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOSLAB.DE FISICOQUMICA AII

JUEVES 2-8PM D

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

FACULTAD DE QUMICA E INGENIERIA QUMICADEPARTAMENTO ACADEMICO DE FISICOQUMICALaboratorio de Fisicoqumica AIICONDUCTIVIDAD DE SOLUCIONES ELECTROLTICASProfesor (a): Rojas Perez, NoraAlumna: Pariapaza Flores, GladysCdigo: 11070170Fecha de realizacin de la prctica: 20 de NoviembreFecha de entrega del informe: 27 de NoviembreLima per2014 II

TABLA DE CONTENIDO

I. RESUMEN...3II.INTRODUCCION....4III.PRINCIPIOS TERICOS.5IV.DETALLES EXPERIMENTALES.......7V.TABLA DE DATOS Y RESULTADOS ...9VI.EJEMPLOS DE CLCULOS..13VII.ANLISIS Y DISCUSIN DE RESULTADOS...15VIII.CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.............16IX.BILIOGRAFA.17X.APNDICE......18

I. RESUMENLa siguiente prctica tiene como objetivo determinar la conductividad de soluciones acuosas de electrolitos fuertes y dbiles.

Las condiciones en las que se desarrolla la experiencia son a una presin de 756 mmHg con una temperatura de 23C y una humedad relativa de 92%.Primeramente se prepar una solucin de 0.01 M. Luego se hall la normalidad corregida del previamente valorada con biftalato de potasio, y se us este para hallar la normalidad corregida del y , para despus preparar soluciones diluidas de estos 2 cidos al 0.01 N, 0.002 N y 0.00064 N. Terminado de preparar las distintas soluciones, se procedi a medir la conductividad elctrica de cada solucin preparada, para ello se calibr el instrumento haciendo uso de la solucin estndar de H17030, luego se midi la conductividad de cada solucin empezando por el , y luego los cidos.

Se procede a calcular la constante de celda que tiene un valor de , usando como patrn la solucin de KCl 0.01 N. Con los datos obtenidos se halla la conductividad especifica (K) y la conductividad equivalente () para cada concentracin cuyos datos se encuentran en la tabla N..

Luego se realiza la grfica N1 vs con ello se halla conductividad lmite experimental del Tambin se realiza la grfica N2 1/ vs C, con dicha grfica se obtiene la constante de ionizacin del que fue de Comparando estos resultados con los datos tericos dan un porcentaje de error de . Respectivamente.

II. INTRODUCCINLas determinaciones de la conductividad reciben el nombre de determinacin conductimtricas. Estas determinaciones tienen una cantidad de aplicaciones.El primero que midi satisfactoriamente las conductividades de disoluciones de electrolitos fue Kohlrausch, entre los aos 1860-1870, usando para ello corriente alterna. Puesto que un galvanmetro convencional no responda a la corriente alterna, usaba como receptor un telfono, que le permita or cuando se equilibraba el puente de Wheatstone. En primer lugar, la conductividad de las soluciones desempea un importante papel en las aplicaciones industriales de la electrlisis, ya que el consumo de energa elctrica en la electrlisis depende en gran medida de ella.Las determinaciones de la conductividad se usan tambin en los estudios de laboratorios. As, se las puede usar para determinar el contenido de sal de varias soluciones durante la evaporacin del agua (por ejemplo en el agua de calderas o en la produccin de leche condensada).Las basicidades de los cidos pueden ser determinadas por mediciones de la conductividad.El mtodo conductimtrico puede usarse para determinar las solubilidades de electrlitos escasamente solubles y para hallar concentraciones de electrolitos en soluciones por titulacin.La base de las determinaciones de la solubilidad es que las soluciones saturadas de electrlitos escasamente solubles pueden ser consideradas como infinitamente diluidas. Midiendo la conductividad especfica de semejante solucin y calculando la conductividad equivalente segn ella, se halla la concentracin del electrolito, es decir, su solubilidad.Un mtodo prctico importante es el de la titulacin conductimtrica, o sea la determinacin de la concentracin de un electrolito en solucin por la medicin de su conductividad durante la titulacin. Este mtodo resulta especialmente valioso para las soluciones turbias o fuertemente coloreadas que con frecuencia no pueden ser tituladas con el empleo de indicadores.

III. PRINCIPIOS TERICOS

La conduccin elctrica en los electrolitos slidos fundidos y en solucinSi se aplica una diferencia de potencial V pequea, de C.D., entre dos electrodos inertes de superficie A, colocados a una distancia L e introducidos en una sal fundida o una disolucin de un electrolito univalente (por ejemplo), se establece un gradiente de potencial y, como consecuencia, los iones se desplazan hacia los electrodos con signo opuesto a ellos. Debido a la carga asociada a los iones, este desplazamiento constituye una corriente elctrica (movimiento de carga), ya que finalmente se traducir, en el circuito externo, en una intensidad i de corriente, poniendo de manifiesto el carcter conductor del electrolito.Determinacin experimental de la conductividad.EI paso de la corriente a travs de la solucin se efecta, cono ya vimos, por el movimiento de los iones. La capacidad de los iones para moverse en la disolucin y la propiedad que tiene una solucin de conducir la corriente se llama, en trminos generales, conductancia. La conductancia especfica o conductividad (k) de una disolucin es la conductancia de 1 cm3 de disolucin entre electrodos de 1cm2 de rea que se encuentran separados 1 cm (celda de conductividad). La conductancia especfica tiene unidades de mho/cm. Las mediciones de conductividad se realizan con un puente de Kohlrausch y, aun cuando se determina la resistencia, en la escala del instrumento se lee en trminos de conductancia(km, por conductancia medida). En ciertos casos, cuando la celda utilizada para determinar la conductividad no tiene electrodos con un rea exacta de 1 cm2 y la distancia de 1 cm, la lectura debe corregirse utilizando la constante de la celda . Para una celda dada con electrodos fijos, la relacin L/A, es constante a una determinada temperatura y se define como

Sin embargo, en la determinacin de la resistencia de una solucin electroltica, debe utilizarse corriente alterna de cierta frecuencia (no menor a 1000 Hz) para minimizar la polarizacin y evitar la electrlisis. La conductividad equivalente de una solucin es la conductancia especfica de un equivalente de soluto,

La conductividad equivalente vara con la concentracin (y es mayor en soluciones ms diluidas) porque en las soluciones concentradas las interacciones inicas reducen la movilidad de los iones que transportan la corriente. La conductividad equivalente a dilucin infinita es la conductividad equivalente de una solucin cuando su concentracin tiende a cero. Lo anterior puede resumirse en la siguiente ley: la conductividad equivalente a dilucin infinita, es y resulta la suma de las conductividades equivalentes inicas a dilucin infinita (ley de Kohlrausch o de la migracin independiente de los iones):Para entender el significado fsico de la conductividad equivalente a dilucin infinita, vamos a hacer referencia al esquema de la figura. En este esquema se representa un recipiente de acrlico que ha sido construido de manera que dos de sus caras sean metlicas. Entre ellas se aplica un voltaje alterno (con frecuencia no menor a 1000 Hz) y se hacen mediciones de conductividad conforme se va diluyendo la solucin original (KCl 10-3 N), al agregar agua desionizada. En la medida en que la dilucin procede puede comprobarse, experimentalmente, que la conductividad equivalente va aumentando gradualmente, hasta alcanzar un valor lmite. Matemticamente, esto puede expresarse comoExperimentalmente, la conductividad equivalente a dilucin infinita puede obtenerse (para el caso de un electrolito fuerte) por extrapolacin, graficando valores de L vs. C1/2. Para electrolitos dbiles es necesario recurrir a la ley de Kohlrausch dado que, en ese caso, la grfica no resulta apropiada para la extrapolacin. Tambin para el caso de electrolitos dbiles, es posible encontrar la constante de ionizacin y la conductividad equivalente a dilucin infinita, graficando 1/ vs C, siempre que el electrolito cumpla con la ley de la dilucin de Ostwald.IV. DETALLES EXPERIMENTALES

a. MATERIALES Y REACTIVOS:

Materiales: Conductmetro con electrodo, fiolas 100mL, 250mL, pipetas graduadas de 1mL, 5 y 10mL, vasos de 100mL, 250mL, matraces Erlenmeyer de 125mL, matraz Erlenmeyer de 250mL, papel filtro y termmetro.

Reactivos: cido actico 0.05N, NaOH 0.005N, indicador fenolftalena, cido clorhdrico0.05N, patrn primario biftalato de potasio (slido) y agua desionizada.

b. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

a. Preparacin de soluciones

Se empez preparando 100 mL de solucin de KCl 0,01M; 250 mL de soluciones de 0,01; 0,002 y 0,00064N tanto de CH3COOH como de HCl a partir de la solucin 0,05N de cada una de ellas. Luego se valor las soluciones de NaOH, HCl y CH3COOH proporcionadas como las preparadas, para la soda usamos biftalato de potasio como patrn primario.

b. Calibracin del AparatoSe tom una probeta adecuada limpia y seca, se verti la cantidad necesaria de solucin estndar Hl7030 se lav el electrodo con agua desionizada y se sec adecuadamente.

Luego se sumergi el electrodo conjuntamente con un termmetro en la solucin y se anota la temperatura, realizando movimiento rotacional del electrodo con la finalidad de eliminar las burbujas de aire atrapadas en la celda.

Finalmente se encendi el instrumento, con la perilla de coeficiente de temperatura, ajustamos el valor de la temperatura. As mismo con la perilla respectiva ajustamos el valor de la conductividad leda de tablas del estndar, a la temperatura correspondiente.

c. Lectura de la conductividad de soluciones

Se coloc en la probeta aproximadamente 25mL de la solucin de KCl, se midi la temperatura e introdujo el electrodo limpio y seco en la solucin cuidando que no queden burbujas atrapadas, descartamos la solucin.

Sin enjuagar la probeta se aadi una nueva porcin de la misma solucin y se repiti el procedimiento de eliminacin de burbujas y finalmente se prendi el instrumento y anot la lectura.Finalmente se apaga el instrumento, se lava y seca el electrodo. Se sigue el mismo procedimiento para las soluciones de HCl y HAc proporcionas, y para todas las preparadas por diluciones.

V. TABLAS DE DATOS Y RESULTADOSII. TABULACION DE DATOS Y RESULTADOSTabla 1 Condiciones experimentalesPresin (mmHg)Temperatura (C)H. R. (%)

7562494

DATOS EXPERIMENTALESTabla 2Preparacin de solucin de KClSolucin KCl (0.01 M)

W KCl (g)Vol. Solucin (mL)

0.0745100

Tabla 3Preparacin de soluciones de CH3COOH y HCl SOLUCIN0.01 N0.002 N0.00064 N

V ( CH3COOH y HCl)50 mL.10 mL.3.2 mL.

Tabla 4W del biftalato de potasio ( g )0.0204

Volumen de NaOH (mL.)7.45

Normalidad corregida (N)0.0134

Tabla 5Estandarizacin de CH3COOH y HClSOLUCIN(N)Vcido (mL)V gastado NaOH (mL)Normalidad corregidaL(uS)

CH3COOH 0.05 2.07.250.0486174.1

CH3COOH 0.01 107.200.009679.70

CH3COOH 0.002 203.000.002035.90

CH3COOH 0.00064 402.100.0007019.90

HCl 0.05 2.07.300.04897340

HCl 0.01 108.000.01071670

HCl 0.002 203.400.0023849.0

HCl 0.000064 402.200.00074134.9

KCl 0.011391

DATOS TEORICOSTabla 6 (S.cm2/Eq) (terica)HCl426.16

CH3COOH390.72

Ki (terica)CH3COOH1.75 x 10-5

RESULTADOSTabla 7Constante de Celda: a=0.0154cm-1

N(CORREGIDA)K (S/cm) (S.cm2/Eq)(S.cm2/Eq)

HCl0.04897.4530x10-3152.4131

436

0.01071.6957x10-3158.4766

0.00238.6207x10-4374.8130

0.000741.3698x10-4185.1081

Constante de Celda: a= 0.0154cm-1

N(CORREGIDA)K (S/cm) (S.cm2/Eq)(S.cm2/Eq)Ki

CH3COOH0.04861.7678x10-43.6374

100

0.67x10-5

0.00968.0927x10-58.4299

0.00203.6453x10-518.2265

0.000702.0206x10-528.8657

Tabla 9

Tabla 10Porcentaje de error de la conductividad HCl (S.cm2/Eq) (terica)426.16

(S.cm2/Eq) (experimental)436

% error (por exceso)2.31 %

CH3COOH (S.cm2/Eq) (terica)390.72

(S.cm2/Eq) (experimental)100

% error (por defecto)74.41 %

Tabla 11Porcentaje de error de la constante de ionizacin. CH3COOHKi (terica)1.75 x 10-5

Ki (experimental)0.67x10-5

% error (por defecto)61.71 %

Tabla 12Grfica

185.10810.0272

374.81300.0480

158.47660.1034

152.41310.2211

Tabla 13 Grfica

0.03460.0202

0.05490.0365

0.11860.0809

0.27490.1768

VI. EJEMPLO DE CALCULOS

a. Obtenga la constante de celda a partir de la medicin de la conductividad del KCl.

b. Determine las concentraciones exactas de las soluciones y diluciones

Para el NaOH 0.4 N:

c. Calcule la conductividad especfica (K), de todas las soluciones, y su conductividad equivalente.

Para el CH3COOH 0.00064 N: Conductividad especfica:

K = L x aK = 1.0154cm-1 x 19.9x10-6 S = 2.0206x10-5S/cm.

Conductividad equivalente: = K x 1000NK = 2.0206x10-5S /cm.N = 0.00070 NReemplazando datos: = 28.8657 s.cm2/eq

Ahora hallamos la constante de ionizacin: Ki Para hallar KiCH3COOH

KiCH3COOH = KiCH3COOH = KiCH3COOH = 0.67x 10-5

d. % de Error:

Hallando el porcentaje de error del del HCl

(terica) = 426.16 s.cm2/eq (experimental) = 436 s.cm2/eq% error =% error = 2.31% (por exceso) Hallando porcentaje de error del KiKi (terica) = 1.75 x 10-5Ki (experimental) = 0.67 x 10-5% error =% error = 61.71 % (por defecto)

VII. DISCUSION DE RESULTADOSLa conductividad de una solucin de electrolitos (fuertes o dbiles) aumenta al incrementar la concentracin de iones. En el caso de electrolitos fuertes, el nmero de iones por unidad de volumen aumenta en proporcin directa a la concentracin. No as para electrlitos dbiles. En ellos el aumento no es tan grande debido a la ionizacin parcial del soluto. Por esta razn, la conductividad de electrolitos dbiles no aumenta tan rpidamente como en los electrolitos fuertes. Este efecto fue observado al realizar la prctica y se puede constatar al analizar las grficas obtenidas.

En el caso del electrolito dbil la grfica obtenida es una curva de pendiente negativa la cual indica que la conductividad equivalente es mayor a menor concentracin y se cumple que para los electrlitos dbiles la conductividad molar de estos disminuye ms rpidamente al aumentar la concentracin. El aumento en la conductividad molar de los electrolitos dbiles que ocurre al diluir, se debe principalmente a un aumento en el nmero de iones que resulta cuando se desplaza el equilibrio de disociacin hacia la derecha. En este caso no podemos extrapolar la conductividad molar a un valor definido en dilucin infinita debido a que la pendiente de la curva cambia muy rpidamente y la extrapolacin no es confiable.

En el caso del electrolito fuerte la grfica obtenida es una recta de pendiente negativa cuyo intercepto nos da el valor de = 436 (S.cm2/Eq)

El porcentaje de error obtenido en la Ki del HAc, que es de61.71 % se debe a que se toma como dato terico una Ki del HAc de 1,75x10-5 a una temperatura de 25 C.

VIII. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CONCLUSIONES

La temperatura influye mucho en la conductividad elctrica, ya que si se produce un sobrecalentamiento, el valor puede cambiar mucho en las disoluciones, esto sueleprovocarsealagitarladisolucinconelfindeeliminarlasburbujasdeaireenla celda.

Las conductividades, elctrica, especifica y equivalente dependen de la concentracin, estas tienen una relacin de proporcionalidad inversa, es decir, cuanto ms diluida est una solucin, su conductividad aumentar.

En el estado de dilucin infinita, cada ion se mueve libremente sin importar la presencia de los otros y todos los iones conducen la corriente elctrica.

RECOMENDACIONES

La medicin de la conductividad elctrica, se debe hacer con mucho cuidado y observando detenidamente si en la celda hay burbujas de aire ya que la conductividad del aire afecta la medicin que se desea hacer.

Es recomendable hacer una buena medicin de la conductividad elctrica del KClparanotenerproblemasposterioresenlosclculosqueinvolucranalvalor mencionado antes.

Se debe evitar la presencia de aire (burbujas) en la celda al momento de medir la conductividad.

IX. BIBLIOGRAFIA

Pons Muzzo. Fisicoqumica, 2 Edicin. EditorialUniverso S.A, Pg271-274.

Castellan g., Fisicoqumica, 1ra edicin, Fondo Educativo interamericano,Mxico, 1978. Pg694 - 698, 709 - 711.

MarnS.,Lando, Fundamentos de Fisicoqumica, 1era Edicin, Editorial Limusa, Mxico, 1978. Pg 918 - 920.

Samuel Glasstone Fundamentos de Fisicoqumica, Pg 534 553.

X. APENDICE

1. Explique sobre cada uno de los factores que influyen en la conductancia de una solucin.

Factores que Modifican la Conductividad

a. Tipo de solvente. Cuando el solvente presenta polaridad parecida o igual a la del soluto, mayor ser la disociacin de este, lo mismo que su conductividad.

b. Temperatura. En general, a mayor temperatura mayor es la disociacin y tambin la conductividad.

c. Concentracin. Para las soluciones diluidas, al aumentar la concentracin de electrolito, aumenta la conductividad. En soluciones concentradas, las interacciones entre iones de carga contraria son fuertes provocando que la disociacin disminuya, por lo tanto, la conductividad ya no aumenta aunque aumente la concentracin, e incluso puede disminuir.

d. Fuerza del electrolito. Los electrolitos fuertes conducen mejor la corriente elctrica que los dbiles, porque se disocian casi completamente.

2. Explique la influencia del movimiento de iones de una disolucin sobre la conductividad.comoley de Kohlrauschodemigracin independiente de iones:0=0++0siendo0+y0las conductividades equivalentes a dilucin infinita del catin y del anin en los que se disocia el electrolito (por ejemplo, el NaCl lo hace en Na+y Cl-). Los valores de0(que sonuna medida de la movilidad de los iones en disolucin)estn tabulados, lo que permite calcular el valor de0y predecir el valor de la conductividad,, siempre que la disolucin est suficientemente diluida.La siguiente tabla contiene las conductividades equivalentes inicas a dilucin infinita (en mS/cm por meq/L) en disoluciones acuosas a 25 C de algunos iones comunes.

En la tabla anterior puede observarse que los iones con mayor conductividad, con gran diferencia sobre los dems, son los protones, por su pequeo tamao. Tambin son muy conductores los OH-. En general, la conductividad es mayor cuanto mayor es lamovilidad inica, que depende de la carga inica, el radio del ion, el nmero de molculas de agua de que se rodea este en disolucin, la temperatura y la viscosidad del disolvente. As pues,los iones pequeos de alta carga conducen mejor la corriente que los grandes y los de carga baja. El tamao es importante porque determina la velocidad con la que el ion se mueve a travs de la disolucin; la carga lo es porque de ella depende la atraccin electrosttica por el electrodo.

CONDUCTIVIDAD DE SOLUCIONES ELECTROLTICAS