Download - ENLACE IONICO

Transcript
Page 1: ENLACE IONICO

ENLACE IONICO.

Consiste en la atracción electrostática entre átomos con cargas eléctricas de signo contrario. Este tipo de enlace se establece entre átomos de elementos poco electronegativos con los de elementos muy electronegativos. Cuando una molécula de una sustancia contiene átomos de metales y no metales, los electrones son atraídos con más fuerza por los no metales, que se transforman en iones con carga negativa; los metales, a su vez, se convierten en iones con carga positiva. Entonces, los iones de diferente signo se atraen electrostáticamente, formando enlaces iónicos.

ENLACE COVALENTE.

La combinación de no metales entre sí no puede tener lugar mediante este proceso de transferencia de electrones, en estos casos, el enlace consiste en una compartición de electrones; el enlace covalente es la formación de pares electrónicos compartidos, independientemente de su número.

El par compartido es aportado por sólo uno de los átomos formándose entonces un enlace que se llama coordinado o dativo.

Si los átomos son no metales pero distintos (como en el óxido nítrico, NO), los electrones son compartidos en forma desigual y el enlace se llama covalente polar —polar porque la molécula tiene un polo eléctrico positivo y otro negativo, y covalente porque los átomos comparten los electrones, aunque sea en forma desigual. Estas sustancias no conducen la electricidad, ni tienen brillo, ductilidad o maleabilidad.

4.- Punto de Fusión.- sellar otro tubo capilar por uno de los extremos (esto es calentándolo), introducir neftaleina al tubo capilar, esto es usando el tubo de vidrio y dejándolo caer para que la neftaleina se vaya hasta el fondo. Después amarrarlo al termómetro y sumergirlo en el agua caliente. Cuando la neftaleina se vuelve liquido, es en ese momento es el punto de fusión del agua.

Naftaleno 80 su punto de fusion

Conductibilidad

Ningún solvente puro conduce la corriente eléctrica. Y ningún soluto puro conduce la corriente eléctrica, a menos que este en estado líquido. Pero una solución puede conducir la corriente. Para que esto suceda, la solución debe estar formada por un soluto electrolito (es decir, compuestos formado por enlaces iónicos no orgánicos) y por un solvente polar como el agua, lo cual forma una solución electrolita.

Page 2: ENLACE IONICO

Las soluciones de NaCl (sal común) o CuSO4 (sulfato cúprico) en agua conducen la electricidad a toda su intensidad. Pero, el acido acetico o vinagre común (CH3-COOH) al disolverse en agua produce iones los cuales pueden conducir la electricidad, pero solo levemente.

Las sustancias iónicas conducen la electricidad cuando están en estado líquido o en disoluciones acuosas, pero no en estado cristalino, porque los iones individuales son demasiado grandes para moverse libremente a través del cristal.

Enlace Covalente:

Es la Unión que es forma entre dos o más átomos que comparten electrones. Estas sustancias no conducen la electricidad, ni tienen brillo, ductilidad o maleabilidad

7.4. Conductividad del enlace covalente

La falta de conductividad en estas sustancias se puede explicar porque los electrones de enlace están fuertemente localizados atraídos por los dos núcleos de los átomos enlazados. La misma explicación se puede dar para las disoluciones de estas sustancias en disolventes del tipo del benceno, donde se encuentran las moléculas individuales sin carga neta moviéndose en la disolución. Dada la elevada energía necesaria para romper un enlace covalente, es de esperar un elevado punto de fusión cuando los átomos unidos extiendan sus enlaces en las tres direcciones del espacio como sucede en el diamante; no obstante, cuando el número de enlaces es limitado como sucede en la mayor parte de las sustancias (oxígeno, hidrógeno, amoníaco, etc.) con enlaces covalentes, al quedar saturados los átomos enlazados en la molécula, la interacción entre moléculas que se tratará más adelante, será débil, lo que justifica que con frecuencia estas sustancias se encuentren en estado gaseoso a temperatura y presión ordinarias y que sus puntos de fusión y ebullición sean bajos.

CONDUCTIVIDAD ELECTRICA

Desarrollo y resultados:

“Se dispone de un aparato el cuál medirá la conductividad eléctrica”

Se dispone de un vaso de precipitado muy limpio, a el cuál se le insertan 100 ml de agua destilada y luego se le introducen los electrodos para comprobar su conductividad y al observar se obtiene como resultado que el agua destilada no posee conductividad eléctrica.

En otro vaso de precipitado con el mismo contenido de agua se le agrega un poco de cloruro de sodio, se agita hasta producir una disolución completa, luego se observa su conductividad, notándose que conduce electricidad en toda su intensidad.

Nuevamente en un vaso de precipitado se vierten 50 ml de solvente orgánico, se sumergen los electrodos y se observa si sucede algo y se obtiene que

Se colocan 100 ml de agua destilada y luego se le adiciona un poco de naftaleno, se agita y se observa si conduce corriente electrica

Por ultimo se agregan 50 ml de solvente orgánico y se añade un poco de naftaleno, se revuelve hasta completar una disolución completa observando si conduce o no corriente eléctrica

Para obtener una definición fundamentada cabe señalar dos definiciones importantes para este tipo de experiencia:

Conductividad del enlace covalente

La falta de conductividad en estas sustancias se puede explicar porque los electrones de enlace están fuertemente localizados atraídos por los dos núcleos de los átomos enlazados. La misma explicación se puede dar para las disoluciones de estas sustancias en disolventes

Page 3: ENLACE IONICO

del tipo del benceno, donde se encuentran las moléculas individuales sin carga neta moviéndose en la disolución. Dada la elevada energía necesaria para romper un enlace covalente, es de esperar un elevado punto de fusión cuando los átomos unidos extiendan sus enlaces en las tres direcciones del espacio como sucede en el diamante; no obstante, cuando el número de enlaces es limitado como sucede en la mayor parte de las sustancias (oxígeno, hidrógeno, amoníaco, etc.) con enlaces covalentes, al quedar saturados los átomos enlazados en la molécula, la interacción entre moléculas que se tratará más adelante, será débil, lo que justifica que con frecuencia estas sustancias se encuentren en estado gaseoso a temperatura y presión ordinarias y que sus puntos de fusión y ebullición sean bajos.

Enlace iónico

Consiste en la atracción electrostática entre átomos con cargas eléctricas de signo contrario. Este tipo de enlace se establece entre átomos de elementos poco electronegativos con los de elementos muy electronegativos. Cuando una molécula de una sustancia contiene átomos de metales y no metales, los electrones son atraídos con más fuerza por los no metales, que se transforman en iones con carga negativa; los metales, a su vez, se convierten en iones con carga positiva. Entonces, los iones de diferente signo se atraen electrostáticamente, formando enlaces iónicos.

Las sustancias iónicas conducen la electricidad cuando están en estado líquido o en disoluciones acuosas, pero no en estado cristalino, porque los iones individuales son demasiado grandes para moverse libremente a través del cristal.

Luego de observar los cambios se obtiene que las sustancias o mezclas que fueron portadoras de corriente eléctrica, y por ende lograron que la ampolleta se prendiese tiene enlace iónico y por otro lado las sustancias que no lograron tener conductividad eléctrica son aquellas que poseen enlace covalente en base a estos resultados se puede concluir que las propiedades físicas y específicamente la de conductividad logran identificar el tipo de enlace que existe en la sustancia de una forma rápida y simple.

CUESTIONARIO

2.- Mencione tres ejemplos de compuestos que presenten enlace iónico y enlace covalente.

R: Para el enlace iónico las soluciones de NaCl (sal común) o CuSO4 (sulfato cúprico) en agua conducen la electricidad a toda su intensidad. Pero, el ácido acético o vinagre común (CH3-COOH) al disolverse en agua produce iones los cuales pueden conducir la electricidad, pero solo levemente.

Para el enlace covalente la molécula de H2, Cl2 y HF.

3.- ¿Que característica en general se puede observar en los compuestos químicos que presentan enlaces iónicos y covalentes con respecto a la conductividad térmica y eléctrica?

R: Aquellos sustancias que poseen conductividad eléctrica es debido a que poseen enlaces iónicos y es por esto su conductividad y aquellas sustancias que no poseen conductividad eléctrica es debido a que poseen enlaces covalentes.

Page 4: ENLACE IONICO

by Eded EMiembro desde el

31 octubre 2007Puntos totales:

169 (Nivel 1)

Añadir contacto Bloquear

Mejor respuesta - Elegida por el usuario que pregunta

La conductividad en medios líquidos (Disolución) está relacionada con la presencia de sales en solución, cuya disociación genera iones positivos y negativos capaces de transportar la energía eléctrica si se somete el líquido a un campo eléctrico. Estos conductores iónicos se denominan electrolitos o conductores electrolíticos.Espero que te sirva.

hace 5 años Notificar un abuso

Puntuación del usuario que pregunta:

Comentario de la persona que pregunta:ERA JUSTO LO Q BUSCABA!

¿No es lo que buscabas? Intenta con Yahoo! Search

Buscar en Yahoo! Buscar

Todavía no hay comentarios en esta pregunta.

* Tienes que estar registrado para poder añadir comentarios. Entra o regístrate.

Otras respuestas (2)

by Sebas

Miembro desde el10 junio 2007Puntos totales:4.142 (Nivel 4)

ans_qp_1 conductividad

Page 5: ENLACE IONICO

o Añadir contacto o Bloquear

Ciertas substancias son capaces de conducir la electricidad, y se conocen con el nombre de conductores y estos se clasifican en dos clases:1º ) Conductores de primer tipo: Son aquellos en los cuales el paso de la corriente no se produce por el movimiento de los iones. En los conductores de este tipo, figuran los metales, y la corriente se produce por el movimiento de los electrones. La red cristalina de un metal puede considerarse como una estructura en la cual los electrones de los átomo se encuentran deslocalizados, es decir, no pertenecen a ningún átomo en particular. Debido a esto frecuentemente se dice que un metal está formado por un conjunto de cationes sumergidos en un mar de electrones.Uno de los factores que afecta la conducción de los metales es la temperatura. Como los cationes que forman la red cristalina del metal se encuentran vibrando, un aumento de la temperatura producirá un aumento en la amplitud de la vibración lo cual estorbaría el libre movimiento de los electrones, y en consecuencia, la conductividad disminuye.

2º) Conductores de segundo tipo: Son aquellos conductores en los cuales el paso de corriente se produce a través de los iones y existen transformaciones físicas y químicas en aquellos lugares por donde entra y sale la corriente. Son ejemplos de este tipo de conductores, las soluciones de sales, ácidos y ba-ses, como así también las sales fundidas.En este tipo de conductores un aumento de la temperatura provoca un aumento en la conductividad pues los iones se mueven más rápidamenteCiertas substancias son capaces de conducir la electricidad, y se conocen con el nombre de conductores.

Estos conductores se clasifican en dos clases:

1º ) Conductores de primer tipo: Son aquellos en los cuales el paso de la co-rriente no se produce por el movimiento de los iones. En los conductores de este tipo, figuran los metales, y la corriente se produce por el movimiento de los elec-trones.

La red cristalina de un metal puede considerarse como una estructura en la cual los electrones de los átomo se encuentran deslocalizados, es decir, no pertenecen a ningún átomo en particular.

Debido a esto frecuentemente se dice que un metal está formado por un conjunto de cationes sumergidos en un mar de electrones.

Uno de los factores que afecta la conducción de los metales es la temperatura. Como los cationes que forman la red cristalina del metal se encuentran vibrando, un aumento de la temperatura producirá un aumento en la amplitud de la vibración lo cual estorbaría el libre movimiento de los electrones, y en consecuencia, la con-ductividad disminuye.

Page 6: ENLACE IONICO

2º) Conductores de segundo tipo: Son aquellos conductores en los cuales el paso de corriente se produce a través de los iones y existen transformaciones físi-cas y químicas en aquellos lugares por donde entra y sale la corriente.Son ejemplos de este tipo de conductores, las soluciones de sales, ácidos y bases, como así también las sales fundidas.En este tipo de conductores un aumento de la temperatura provoca un aumento en la conductividad pues los iones se mueven más rápidamenteCiertas substancias son capaces de conducir la electricidad, y se conocen con el nombre de conductores.

Estos conductores se clasifican en dos clases:

1º ) Conductores de primer tipo: Son aquellos en los cuales el paso de la co-rriente no se produce por el movimiento de los iones. En los conductores de este tipo, figuran los metales, y la corriente se produce por el movimiento de los elec-trones.

La red cristalina de un metal puede considerarse como una estructura en la cual los electrones de los átomo se encuentran deslocalizados, es decir, no pertenecen a ningún átomo en particular.

Debido a esto frecuentemente se dice que un metal está formado por un conjunto de cationes sumergidos en un mar de electrones.

Uno de los factores que afecta la conducción de los metales es la temperatura. Como los cationes que forman la red cristalina del metal se encuentran vibrando, un aumento de la temperatura producirá un aumento en la amplitud de la vibración lo cual estorbaría el libre movimiento de los electrones, y en consecuencia, la conductividad disminuye.

2º) Conductores de segundo tipo: Son aquellos conductores en los cuales el paso de corriente se produce a través de los iones y existen transformaciones físicas y químicas en aquellos lugares por donde entra y sale la corriente.Son ejemplos de este tipo de conductores, las soluciones de sales, ácidos y bases, como así también las sales fundidas.La conductividad depende tanto del tipo del electrólito ( fuerte o débil ) considerado como de su concentración. Si estamos en presencia de un electrólito fuerte, se encuentra totalmente disociado en sus iones, y si además partimos de una solución diluida, veremos que la conductividad crece proporcionalmente al aumento de la concentración, porque la velocidad de movimiento de estos, es independiente de la concentración iónica. Pero esto sucede hasta un determinado nivel de concentración, es decir, la curva alcanza un máximo.A partir de este punto, un posterior aumento de la concentración ya no significa un aumento en la conductividad, muy por el contrario, esta empieza a descender. Esto se debe a que la nube iónica disminuye en gran medida la movilidad de los iones, lo cual baja su conductividad.En las soluciones de electrólitos débiles, la densidad de la nube iónica es baja y por lo tanto no disminuye en gran medida la movilidad de los iones.Por otro lado, la movilidad de los mismos en estas soluciones depende poco de la

Page 7: ENLACE IONICO

concentración, pero si la solución es muy diluida, el grado de disociación es bajo, lo cual, finalmente, se traduce en una baja conductividad.

o hace 5 años o Notificar un abuso

by Ana Paula M

Miembro desde el06 noviembre 2007Puntos totales:102 (Nivel 1)

o Añadir contacto o Bloquear

En nuestra vida cotidiana, ocupamos diversos aparatos eléctricos tal como la plancha, el televisor, la radio, etc., pero quizás no sabemos como están armados o como funcionan, y menos como pasa la corriente eléctrica y de que forma hace funcionar dichos aparatos.En esta información que se presentara a continuación, se explicaran varios conceptos de mucha utilidad, tal es el caso decorriente, voltaje y resistencia. Todo aparato esta formado por circuitos que no funcionarían si no tuvieran los tres elementos dichos con anterioridad.Recordemos que la electricidad no tuvo sus inicios tan sencillamente como puede parecer; pues según lo que conocemos hoy en día, el primer conocimiento de esta (el termino de electricidad proviene de la palabra elektron que en griego es ámbar. El termino Elektron fue utilizado hacia el año 1600 D.C. por el físico y médico ingles Willian Gilbert) se da en Grecia cerca del año 600 a.C., cuando Thales de Mileto por medio del frotamiento de un trozo de ámbar vio que este tenia la propiedad de atraer otro objeto. Con el paso de los años, muchos científicos dieron mas aportes a la ciencia de la electricidad para ir revolucionando las teorías que se tenían acerca de esta. Estos científicos, también dividieron en dos ramas la electricidad, las cuales son electrotecnia y electrónica; pero aquí solo se explicara sobre electronica.La electrónica estudia el flujo de electrones que circula por materia en movimiento y que nos es de diferentes utilidades. Electrotecnia: estudia casi lo mismo que la electrónica, pero en esta la electricidad es mas alta y por ende un poco más peligrosa.

Page 8: ENLACE IONICO

Conductividad eléctricaDe Wikipedia, la enciclopedia libre

Saltar a: navegación, búsqueda

La conductividad eléctrica es una medida de la capacidad de un material de dejar pasar la corriente eléctrica, su aptitud para dejar circular libremente las cargas eléctricas. La conductividad depende de la estructura atómica y molecular del material, los metales son buenos conductores porque tienen una estructura con muchos electrones con vínculos débiles y esto permite su movimiento. La conductividad también depende de otros factores físicos del propio material y de la temperatura.

La conductividad es la inversa de la resistividad, por tanto , y su unidad es el S/m (siemens por metro) o Ω-1·m-1. Usualmente la magnitud de la conductividad (σ) es la proporcionalidad entre el campo eléctrico y la densidad de corriente de conducción :

No confundir con la conductancia (G), que es la facilidad de un objeto o circuito para conducir corriente eléctrica entre dos puntos. Se define como la inversa de la resistencia:

.

Contenido

[ocultar]

1 Conductividad en diferentes medios o 1.1 Conductividad en medios líquidos o 1.2 Conductividad en medios sólidos

2 Algunas conductividades eléctricas 3 Explicación de la conductividad en metales

o 3.1 Modelo de Drude-Lorentz o 3.2 Modelo cuántico

4 Referencias 5 Véase también

[editar] Conductividad en diferentes medios

Los mecanismos de conductividad difieren entre los tres estados de la materia. Por ejemplo en los sólidos los átomos como tal no son libres de moverse y la conductividad se debe a los electrones. En los metales existen electrones cuasi-libres que se pueden mover muy libremente por todo el volumen, en cambio en los aislantes, muchos de ellos son sólidos iónicos,

[editar] Conductividad en medios líquidos

Page 9: ENLACE IONICO

La conductividad en medios líquidos (Disolución) está relacionada con la presencia de sales en solución, cuya disociación genera iones positivos y negativos capaces de transportar la energía eléctrica si se somete el líquido a un campo eléctrico. Estos conductores iónicos se denominan electrolitos o conductores electrolíticos.

Las determinaciones de la conductividad reciben el nombre de determinaciones conductométricas y tienen muchas aplicaciones como, por ejemplo:

En la electrólisis, ya que el consumo de energía eléctrica en este proceso depende en gran medida de ella.

En los estudios de laboratorio para determinar el contenido de sales de varias soluciones durante la evaporación del agua (por ejemplo en el agua de calderas o en la producción de leche condensada).

En el estudio de las basicidades de los ácidos, puesto que pueden ser determinadas por mediciones de la conductividad.

Para determinar las solubilidades de electrólitos escasamente solubles y para hallar concentraciones de electrólitos en soluciones por titulación.

La base de las determinaciones de la solubilidad es que las soluciones saturadas de electrólitos escasamente solubles pueden ser consideradas como infinitamente diluidas. Midiendo la conductividad específica de semejante solución y calculando la conductividad equivalente según ella, se halla la concentración del electrólito, es decir, su solubilidad.

Un método práctico sumamente importante es el de la titulación conductométrica, o sea la determinación de la concentración de un electrólito en solución por la medición de su conductividad durante la titulación. Este método resulta especialmente valioso para las soluciones turbias o fuertemente coloreadas que con frecuencia no pueden ser tituladas con el empleo de indicadores.

La conductividad eléctrica se utiliza para determinar la salinidad (contenido de sales) de suelos y substratos de cultivo, ya que se disuelven éstos en agua y se mide la conductividad del medio líquido resultante. Suele estar referenciada a 25 °C y el valor obtenido debe corregirse en función de la temperatura. Coexisten muchas unidades de expresión de la conductividad para este fin, aunque las más utilizadas son dS/m (deciSiemens por metro), mmhos/cm (milimhos por centímetro) y según los organismos de normalización europeos mS/m (miliSiemens por metro). El contenido de sales de un suelo o substrato también se puede expresar por la resistividad (se solía expresar así en Francia antes de la aplicación de las normas INEN).

[editar] Conductividad en medios sólidos

Según la teoría de bandas de energía en sólidos cristalinos, son materiales conductores aquellos en los que las bandas de valencia y conducción se superponen, formándose una nube de electrones libres causante de la corriente al someter al material a un campo eléctrico. Estos medios conductores se denominan conductores eléctricos.

La Comisión Electrotécnica Internacional definió como patrón de la conductividad eléctrica:

Page 10: ENLACE IONICO

Un hilo de cobre de 1 metro de longitud y un gramo de masa, que da una resistencia de 0,15388 Ω a 20 °C al que asignó una conductividad eléctrica de 100% IACS (International Annealed Cooper Standard, Estándar Internacional de Cobre Recocido). A toda aleación de cobre con una conductividad mayor que 100% IACS se le denomina de alta conductividad (H.C. por sus siglas inglesas).

[editar] Algunas conductividades eléctricas

Metales

Conductividad Eléctrica

(S·m-1)

Temperatura(°C)

Apuntes

Plata 6,30 × 107 20 La conductividad eléctrica más alta de cualquier metal

Cobre 5,96 × 107 20

Cobre Recocido

5,80 × 107 20

Se refiere a 100% IACS (Standard Internacional de Cobre Recocido, de sus siglas en inglés: International Annealed Copper Standard). Esta es la unidad más comun usada para medir la conductividad de materiales no magnéticos usando el metodo de las corrientes de Foucault (corrientes parasitas)

Oro 4,55 × 107 20-25

Aluminio 3,78 × 107 20

Wolframio 1,82 × 107

Hierro 1,53 × 107

Semiconductores

Conductividad Eléctrica

(S·m-1)

Temperatura(°C)

Apuntes

Carbono 2,80 × 104

Germanio 2,20 × 10-2

Silicio 1,60 × 10-5

Aislantes Conductividad Eléctrica

Temperatura(°C)

Apuntes

Page 11: ENLACE IONICO

(S·m-1)

Vidrio 10-10 a 10-14

Lucita < 10-13

Mica 10-11 a 10-15

Teflón < 10-13

Cuarzo 1,33 × 10-18 Solo si está fundido, en estado sólido es un semiconductor.

Parafina 3,37 × 10-17

Líquidos

Conductividad Eléctrica

(S·m-1)

Temperatura(°C)

Apuntes

Agua de mar 5 23

Ver http://www.kayelaby.npl.co.uk/general_physics/2_7/2_7_9.html para más detalles sobre las distintas clases del agua marina.

5(S·m-1) para una salinidad promedio de 35 g/kg alrededor de 23(°C) Los derechos de autor del material enlazado se pueden consultar en http://www.kayelaby.npl.co.uk/copyright/

Agua potable0,0005 a 0,05

Este rango de valores es típico del agua potable de alta calidad mas no es un indicador de la calidad del agua.

Agua desionizada

5,5 × 10-6 1,2 × 10-4 en agua sin gas; ver J. Phys. Chem. B 2005, 109, 1231-1238

[editar] Explicación de la conductividad en metales

Antes del advenimiento de la mecánica cuántica, la teoría clásica empleada para explicar la conductividad de los metales era el modelo de Drude-Lorentz, donde los electrones se desplazan a una velocidad media aproximadamente constante que es la velocidad límite asociada al efecto acelerador del campo eléctrico y el efecto desacelerador de la red cristalina con la que chocan los electrones produciendo el efecto Joule.

Page 12: ENLACE IONICO

Sin embargo, el advenimiento de la mecánica cuántica permitió construir modelos teóricos más refinados a partir de la teoría de bandas de energía que explican detalladamente el comportamiento de los materiales conductores.

[editar] Modelo de Drude-Lorentz

Artículo principal: Modelo de Drude-Lorentz.

Fenomenológicamente la interacción de los electrones libres de los metales con la red cristalina se asimila a una fuerza "viscosa", como la que existe en un fluido que tiene rozamiento con las paredes del conducto por el que fluye. La ecuación de movimiento de los electrones de un metal por tanto se puede aproximar por una expresión del tipo:

Así la velocidad de arrastre de la corriente, es aquella en la que se iguala el efecto acelerador del campo eléctrico con la resistencia debida a la red, esta velocidad es la que satisface:

Para un conductor que satisface la ley de Ohm y con un número n de electrones por unidad de volumen que se mueven a la misma velocidad se puede escribir:

Introduciendo el tiempo de relajación y comparando las últimas expresiones se llega a que la conductividad puede expresarse como:

A partir de los valores conocidos de se puede estimar el tiempo de relajación y compararlo con el tiempo promedio entre impactos de electrones con la red. Suponiendo que cada átomo contribuye con un electrón y que n es del orden de 1028 electrones por m3 en la mayoría de metales. Usando además los valores de la masa del electrón y la carga del electrón el tiempo de relajamiento 10-14 s.

Para juzgar si ese modelo fenomenológico explica adecuadamente la ley de Ohm y la conductividad en los metales debe interpretarse el tiempo de relajamiento con las propiedades de la red. Si bien el modelo no puede ser teóricamente correcto porque el movimiento de los electrones en un cristal metálico está gobernado por la mecánica cuántica, al menos los órdenes de magnitud predichos por el modelo son razonables. Por ejemplo es razonable relacionar el tiempo de relajamiento con el tiempo medio entre colisiones de un electrón con la red cristalina. Teniendo en cuenta que la separación típica entre átomos de la red es l = 5·10-9 m y usando la teoría de gases ideales aplicada a los electrones libres la velocidad de los mismos sería = 105 m/s, por lo que

= 5·10-14 s, que está en buen acuerdo con los valores inferidos para la misma magnitud a partir de la conductividad de los metales.

Page 13: ENLACE IONICO

[editar] Modelo cuántico

Según el modelo de Drude-Lorentz la velocidad de los electrones debería variar con la raíz cuadrada de la temperatura, pero cuando se compara el tiempo entre colisiones estimado por el modelo de Drude-Lorentz con la conductividad a bajas velocidades, no se obtienen valores coherentes, ya que esas predicciones del modelo sólo son compatibles con distancias interiónicas mucho mayores que las distancias reales.

En el modelo cuántico los electrones son acelerados por el campo eléctrico, y también interaccionan con la red cristalina transfiriéndole parte de su energía y provocando el efecto Joule. Sin embargo, al ser dispersados en una colisión con la red, por el principio de exclusión de Pauli los electrones deben acabar después de la colisión con el momentum lineal de un estado cuántico que previamente estuviera vacío, eso hace que los electrones dispersados con mayor probabilidad sean los más energéticos. Tras ser dispersados pasan a estados cuánticos con un momentum negativo de menor energía, esa dispersión continua hacia estados de momentum opuesto es lo que contrarresta el efecto acelerador del campo. En esencia este modelo comparte con el modelo clásico de Drude-Lorentz la idea de que es la interacción con la red cristalina lo que hace que los electrones se muevan a una velocidad estacionaria y no se aceleren más allá de un cierto límite. Aunque cuantitativamente los dos modelos difieren especialmente a bajas temperaturas.

Dentro del modelo cuántico la conductividad viene dada por una expresión superficialmente similar al modelo clásico de Drude-Lorentz:

Donde:

se llama también tiempo de relajación y aqueí es inversamente proporcional a la probabilidad de dispersión por parte de la red cristalina.

no es ahora directamente la masa del electrón sino una masa efectiva que está relacionada con la energía de Fermi del metal.

Si por un razonamiento cuántico se trata de calcular la probabilidad de dispersón se tiene:

Donde:

es la probabilidad de dispersión.

el número de iones dispersores por unidad de volumen.

es la sección eficaz de cada dispersor.

es la velocidad de un electrón que tiene la energía de Fermi.

Page 14: ENLACE IONICO

De acuerdo con los cálculos cuánticos, la sección eficaz de los dispersores es proporcional al cuadrado de la amplitud de su vibración térmica, y como dicho cuadrado es proporcional a la energía térmica, y esta es proporcional a la temperatura T se tiene que a bajas temperaturas:

Este comportamiento predicho correctamente por el modelo no podía ser explicado por el modelo clásico de Drude-Lorentz, por lo que dicho modelo se considera superado por el correspondiente modelo cuántico especialmente para bajas temperaturas.

Page 15: ENLACE IONICO

Conductividad eléctricaDe Wikipedia, la enciclopedia libre

Saltar a: navegación, búsqueda

La conductividad eléctrica es una medida de la capacidad de un material de dejar pasar la corriente eléctrica, su aptitud para dejar circular libremente las cargas eléctricas. La conductividad depende de la estructura atómica y molecular del material, los metales son buenos conductores porque tienen una estructura con muchos electrones con vínculos débiles y esto permite su movimiento. La conductividad también depende de otros factores físicos del propio material y de la temperatura.

La conductividad es la inversa de la resistividad, por tanto , y su unidad es el S/m (siemens por metro) o Ω-1·m-1. Usualmente la magnitud de la conductividad (σ) es la proporcionalidad entre el campo eléctrico y la densidad de corriente de conducción :

No confundir con la conductancia (G), que es la facilidad de un objeto o circuito para conducir corriente eléctrica entre dos puntos. Se define como la inversa de la resistencia:

.

Contenido

[ocultar]

1 Conductividad en diferentes medios o 1.1 Conductividad en medios líquidos o 1.2 Conductividad en medios sólidos

2 Algunas conductividades eléctricas 3 Explicación de la conductividad en metales

o 3.1 Modelo de Drude-Lorentz o 3.2 Modelo cuántico

4 Referencias 5 Véase también

[editar] Conductividad en diferentes medios

Los mecanismos de conductividad difieren entre los tres estados de la materia. Por ejemplo en los sólidos los átomos como tal no son libres de moverse y la conductividad se debe a los electrones. En los metales existen electrones cuasi-libres que se pueden mover muy libremente por todo el volumen, en cambio en los aislantes, muchos de ellos son sólidos iónicos,

[editar] Conductividad en medios líquidos

Page 16: ENLACE IONICO

La conductividad en medios líquidos (Disolución) está relacionada con la presencia de sales en solución, cuya disociación genera iones positivos y negativos capaces de transportar la energía eléctrica si se somete el líquido a un campo eléctrico. Estos conductores iónicos se denominan electrolitos o conductores electrolíticos.

Las determinaciones de la conductividad reciben el nombre de determinaciones conductométricas y tienen muchas aplicaciones como, por ejemplo:

En la electrólisis, ya que el consumo de energía eléctrica en este proceso depende en gran medida de ella.

En los estudios de laboratorio para determinar el contenido de sales de varias soluciones durante la evaporación del agua (por ejemplo en el agua de calderas o en la producción de leche condensada).

En el estudio de las basicidades de los ácidos, puesto que pueden ser determinadas por mediciones de la conductividad.

Para determinar las solubilidades de electrólitos escasamente solubles y para hallar concentraciones de electrólitos en soluciones por titulación.

La base de las determinaciones de la solubilidad es que las soluciones saturadas de electrólitos escasamente solubles pueden ser consideradas como infinitamente diluidas. Midiendo la conductividad específica de semejante solución y calculando la conductividad equivalente según ella, se halla la concentración del electrólito, es decir, su solubilidad.

Un método práctico sumamente importante es el de la titulación conductométrica, o sea la determinación de la concentración de un electrólito en solución por la medición de su conductividad durante la titulación. Este método resulta especialmente valioso para las soluciones turbias o fuertemente coloreadas que con frecuencia no pueden ser tituladas con el empleo de indicadores.

La conductividad eléctrica se utiliza para determinar la salinidad (contenido de sales) de suelos y substratos de cultivo, ya que se disuelven éstos en agua y se mide la conductividad del medio líquido resultante. Suele estar referenciada a 25 °C y el valor obtenido debe corregirse en función de la temperatura. Coexisten muchas unidades de expresión de la conductividad para este fin, aunque las más utilizadas son dS/m (deciSiemens por metro), mmhos/cm (milimhos por centímetro) y según los organismos de normalización europeos mS/m (miliSiemens por metro). El contenido de sales de un suelo o substrato también se puede expresar por la resistividad (se solía expresar así en Francia antes de la aplicación de las normas INEN).

[editar] Conductividad en medios sólidos

Según la teoría de bandas de energía en sólidos cristalinos, son materiales conductores aquellos en los que las bandas de valencia y conducción se superponen, formándose una nube de electrones libres causante de la corriente al someter al material a un campo eléctrico. Estos medios conductores se denominan conductores eléctricos.

La Comisión Electrotécnica Internacional definió como patrón de la conductividad eléctrica:

Page 17: ENLACE IONICO

Un hilo de cobre de 1 metro de longitud y un gramo de masa, que da una resistencia de 0,15388 Ω a 20 °C al que asignó una conductividad eléctrica de 100% IACS (International Annealed Cooper Standard, Estándar Internacional de Cobre Recocido). A toda aleación de cobre con una conductividad mayor que 100% IACS se le denomina de alta conductividad (H.C. por sus siglas inglesas).

[editar] Algunas conductividades eléctricas

Metales

Conductividad Eléctrica

(S·m-1)

Temperatura(°C)

Apuntes

Plata 6,30 × 107 20 La conductividad eléctrica más alta de cualquier metal

Cobre 5,96 × 107 20

Cobre Recocido

5,80 × 107 20

Se refiere a 100% IACS (Standard Internacional de Cobre Recocido, de sus siglas en inglés: International Annealed Copper Standard). Esta es la unidad más comun usada para medir la conductividad de materiales no magnéticos usando el metodo de las corrientes de Foucault (corrientes parasitas)

Oro 4,55 × 107 20-25

Aluminio 3,78 × 107 20

Wolframio 1,82 × 107

Hierro 1,53 × 107

Semiconductores

Conductividad Eléctrica

(S·m-1)

Temperatura(°C)

Apuntes

Carbono 2,80 × 104

Germanio 2,20 × 10-2

Silicio 1,60 × 10-5

Aislantes Conductividad Eléctrica

Temperatura(°C)

Apuntes

Page 18: ENLACE IONICO

(S·m-1)

Vidrio 10-10 a 10-14

Lucita < 10-13

Mica 10-11 a 10-15

Teflón < 10-13

Cuarzo 1,33 × 10-18 Solo si está fundido, en estado sólido es un semiconductor.

Parafina 3,37 × 10-17

Líquidos

Conductividad Eléctrica

(S·m-1)

Temperatura(°C)

Apuntes

Agua de mar 5 23

Ver http://www.kayelaby.npl.co.uk/general_physics/2_7/2_7_9.html para más detalles sobre las distintas clases del agua marina.

5(S·m-1) para una salinidad promedio de 35 g/kg alrededor de 23(°C) Los derechos de autor del material enlazado se pueden consultar en http://www.kayelaby.npl.co.uk/copyright/

Agua potable0,0005 a 0,05

Este rango de valores es típico del agua potable de alta calidad mas no es un indicador de la calidad del agua.

Agua desionizada

5,5 × 10-6 1,2 × 10-4 en agua sin gas; ver J. Phys. Chem. B 2005, 109, 1231-1238

[editar] Explicación de la conductividad en metales

Antes del advenimiento de la mecánica cuántica, la teoría clásica empleada para explicar la conductividad de los metales era el modelo de Drude-Lorentz, donde los electrones se desplazan a una velocidad media aproximadamente constante que es la velocidad límite asociada al efecto acelerador del campo eléctrico y el efecto desacelerador de la red cristalina con la que chocan los electrones produciendo el efecto Joule.

Page 19: ENLACE IONICO

Sin embargo, el advenimiento de la mecánica cuántica permitió construir modelos teóricos más refinados a partir de la teoría de bandas de energía que explican detalladamente el comportamiento de los materiales conductores.

[editar] Modelo de Drude-Lorentz

Artículo principal: Modelo de Drude-Lorentz.

Fenomenológicamente la interacción de los electrones libres de los metales con la red cristalina se asimila a una fuerza "viscosa", como la que existe en un fluido que tiene rozamiento con las paredes del conducto por el que fluye. La ecuación de movimiento de los electrones de un metal por tanto se puede aproximar por una expresión del tipo:

Así la velocidad de arrastre de la corriente, es aquella en la que se iguala el efecto acelerador del campo eléctrico con la resistencia debida a la red, esta velocidad es la que satisface:

Para un conductor que satisface la ley de Ohm y con un número n de electrones por unidad de volumen que se mueven a la misma velocidad se puede escribir:

Introduciendo el tiempo de relajación y comparando las últimas expresiones se llega a que la conductividad puede expresarse como:

A partir de los valores conocidos de se puede estimar el tiempo de relajación y compararlo con el tiempo promedio entre impactos de electrones con la red. Suponiendo que cada átomo contribuye con un electrón y que n es del orden de 1028 electrones por m3 en la mayoría de metales. Usando además los valores de la masa del electrón y la carga del electrón el tiempo de relajamiento 10-14 s.

Para juzgar si ese modelo fenomenológico explica adecuadamente la ley de Ohm y la conductividad en los metales debe interpretarse el tiempo de relajamiento con las propiedades de la red. Si bien el modelo no puede ser teóricamente correcto porque el movimiento de los electrones en un cristal metálico está gobernado por la mecánica cuántica, al menos los órdenes de magnitud predichos por el modelo son razonables. Por ejemplo es razonable relacionar el tiempo de relajamiento con el tiempo medio entre colisiones de un electrón con la red cristalina. Teniendo en cuenta que la separación típica entre átomos de la red es l = 5·10-9 m y usando la teoría de gases ideales aplicada a los electrones libres la velocidad de los mismos sería = 105 m/s, por lo que

= 5·10-14 s, que está en buen acuerdo con los valores inferidos para la misma magnitud a partir de la conductividad de los metales.

Page 20: ENLACE IONICO

[editar] Modelo cuántico

Según el modelo de Drude-Lorentz la velocidad de los electrones debería variar con la raíz cuadrada de la temperatura, pero cuando se compara el tiempo entre colisiones estimado por el modelo de Drude-Lorentz con la conductividad a bajas velocidades, no se obtienen valores coherentes, ya que esas predicciones del modelo sólo son compatibles con distancias interiónicas mucho mayores que las distancias reales.

En el modelo cuántico los electrones son acelerados por el campo eléctrico, y también interaccionan con la red cristalina transfiriéndole parte de su energía y provocando el efecto Joule. Sin embargo, al ser dispersados en una colisión con la red, por el principio de exclusión de Pauli los electrones deben acabar después de la colisión con el momentum lineal de un estado cuántico que previamente estuviera vacío, eso hace que los electrones dispersados con mayor probabilidad sean los más energéticos. Tras ser dispersados pasan a estados cuánticos con un momentum negativo de menor energía, esa dispersión continua hacia estados de momentum opuesto es lo que contrarresta el efecto acelerador del campo. En esencia este modelo comparte con el modelo clásico de Drude-Lorentz la idea de que es la interacción con la red cristalina lo que hace que los electrones se muevan a una velocidad estacionaria y no se aceleren más allá de un cierto límite. Aunque cuantitativamente los dos modelos difieren especialmente a bajas temperaturas.

Dentro del modelo cuántico la conductividad viene dada por una expresión superficialmente similar al modelo clásico de Drude-Lorentz:

Donde:

se llama también tiempo de relajación y aqueí es inversamente proporcional a la probabilidad de dispersión por parte de la red cristalina.

no es ahora directamente la masa del electrón sino una masa efectiva que está relacionada con la energía de Fermi del metal.

Si por un razonamiento cuántico se trata de calcular la probabilidad de dispersón se tiene:

Donde:

es la probabilidad de dispersión.

el número de iones dispersores por unidad de volumen.

es la sección eficaz de cada dispersor.

es la velocidad de un electrón que tiene la energía de Fermi.

Page 21: ENLACE IONICO

De acuerdo con los cálculos cuánticos, la sección eficaz de los dispersores es proporcional al cuadrado de la amplitud de su vibración térmica, y como dicho cuadrado es proporcional a la energía térmica, y esta es proporcional a la temperatura T se tiene que a bajas temperaturas:

Este comportamiento predicho correctamente por el modelo no podía ser explicado por el modelo clásico de Drude-Lorentz, por lo que dicho modelo se considera superado por el correspondiente modelo cuántico especialmente para bajas temperaturas.

Page 22: ENLACE IONICO

Conductividad eléctricaLa conductividad es una variable que se controla en muchos sectores, desde la industria química a la agricultura. Esta variable depende de la cantidad de sales disueltas presentes en un líquido y es inversamente proporcional a la resistividad del mismo.Con los instrumentos convencionales, la medida de la conductividad se obtiene aplicando un voltaje entre dos electrodos y midiendo la resistencia de la solución. Las soluciones con conductividad alta producen corrientes más altas. Para contener la intensidad de la corriente en una solución altamente conductiva, es necesario disminuir la superficie de la sonda o incrementar la distancia entre los polos. Por esta razón se deben usar sondas diferentes para rangos de medida diferentes.Sólo el método de 4 anillos puede medir distintos rangos usando una única sonda. Las ventajas de este método respecto al de dos puntas (método amperímetrico) son numerosas: lecturas lineales en un amplio rango, sin ninguna polarización, y sin necesidad de limpiezas exhaustivas por las incrustaciones.INFOAGRO ofrece una amplia gama de medidores Amperimétricos y Potenciométricos. Están disponibles modelos particulares para la medida de muchos parámetros con un solo instrumento (CE, TDS, pH y temperatura), o estudiados para aplicaciones específicas (por ejemplo: la termo-hidráulica y la agricultura).

Conductividad (CE) y sólidos totales disueltos (TDS)

Definición

La conductividad se define como la capacidad de una sutancia de conducir la corriente eléctrica y es lo contrario de la resistencia.La unidad de medición utilizada comúnmente es el Siemens/cm (S/cm), con una magnitud de 10 elevado a -6 , es decir microSiemens/cm (µS/cm), o en 10 elevado a -3, es decir, miliSiemens (mS/cm).

Conductividad del agua

Agua pura: 0.055 µS/cmAgua destilada: 0.5 µS/cmAgua de montaña: 1.0 µS/cmAgua para uso doméstico: 500 a 800 µS/cmMáx. para agua potable: 10055 µS/cmAgua de mar: 52 µS/cm

En el caso de medidas en soluciones acuosas, el valor de la conductividad es directamente proporcional a la concentración de sólidos disueltos, por lo tanto, cuanto mayor sea dicha concentración, mayor será la conductividad. La relación entre conductividad y sólidos disueltos se expresa, dependiendo de las aplicaciones, con una buena aproximación por la siguiente regla:

grados ingleses grados americanos

1.4 µS/cm = 1ppm o 2 µS/cm = 1 ppm (partes por millón de CaCO3)

donde 1 ppm = 1 mg/L es la unidad de medida para sólidos disueltos.

Además de los normales conductivímetros, existen instrumentos que convierten

Page 23: ENLACE IONICO

automáticamente el valor de conductividad en ppm, ofreciendo directamente las medidas de la concentración de sólidos disueltos.

La conductividad de una solución se determina por un movimiento molecular.

La temperatura influye en dicho movimiento, por lo que es necesario tomarla en cuenta cuando se realizan mediciones de precisión. Generalmente, para realizar mediciones comparativas, la temperatura de referencia es de 20 ºC ó 25 ºC. Para corregir los efectos de la temperatura, se utiliza un factor de compensación ß. Se expresa en % / ºC que varía de acuerdo con la composición de la solución que se está midiendo. En la mayor parte de las aplicaciones, el coeficiente ß se fija en 2% / ºC.

Medida de la conductividad

Es posible diferenciar los distintos conductivímetros según el método de medición que utilicen, es decir, amperímetrico o potenciométrico. El sistema amperimétirco aplica una diferencia potencial conocida (V) a dos electrodos y mide la corriente alternada (?) que pasa a través de ellos. Según la ley de Ohm, las dos dimensiones está sujetas a la relación: I = V / R.

Donde R es la resistencia, V es el voltaje conocido e I es la corriente que va de un electrodo a otro. Por lo tanto, cuanto más elevada sea la corriente obtenida, mayor será la conductividad. La resistencia, sin embargo, depende de la distancia entre los dos electrodos y sus superficies, las cuales pueden variar debido a posibles depósitos de sales u otros materiales (electrólisis). Por esta razón, se recomiendo limitar el uso del sistema amperimétrico para soluciones con baja concentración de sólidos disueltos, 1 g/L (aproximadamente 2000 µS/cm).

El sistema potenciométrico de 4 anillos está basado en el principio de inducción y elimina los problemas comunes asociados al sistema amperimétrico, como los efectos de la polarización. A los dos anillos externos va aplicada una corriente alterna; mientras que , los dos anillos internos miden la diferencia de potencial inducida por el flujo de corriente, que depende de la conductividad de la solución donde se ha sumergido la sonda.

Una pantalla de PP mantiene el flujo de corriente fijo y constante. Con este método es posible medir la conductividad con rangos de hasta 200000 µS/cm y 100 g/L.

Conductividad y dureza del agua

Utilizando medidores de conductividad o sólidos disueltos, es posible obtener con muy buena aproximación, el valor de la dureza del agua, incluso en grados franceses. La dureza del agua está determinada por la concentración de carbonato de calcio (CaCO3), la que constituye el 90% aproximadamente de los sólidos disueltos en el agus. La unidad de medición de dureza más común es el grado francés (of), definido como:

1 ºf = 10 ppm de CaCO3

Dividiendo por 10 las medidas en ppm obtenidas con un medidor de sólidos disueltos, se obtiene el valor de dureza del agua en of. Como se señalaba anteriormente, 1 ppm = 2 µS/cm de conductividad, por lo tanto:

1 ºf = 20 µS/cm

Page 24: ENLACE IONICO

Dividiendo por 20 las medidas en µS/cm, se obtiene el valor de dureza del agua en grados franceses.IMPORTANTE: Las mediciones de dureza del agua por medio de conductivímetros o medidores de TDS deben ser realizadas antes de los tratamientos de descalcificación del agua. De hecho, estos dispositivos sustituyen el calcio (carbonato) con el sodio, diminuyendo el grado de dureza del agua, sin variar las concentraciones de sólidos disueltos.

Conductividad y dureza del agua

ppm µS/cm ºf Dureza

0-70 0-140 0-7 muy blanda

70-150 140-300 7-15 blanda

150-250 300-500 15-25 ligeramente dura

250-320 500-640 25-32 moderadamente dura

320-420 640-840 32-42 dura

superior a 420 superior a 840 superior 42 muy dura

Sector Aplicación

Artes gráficas Baños de calibración, procesado de películas

Producción de cerveza y levadura

Limpieza y control de filtros en las instalaciones, dosificación de la sal en la levadura

DesalinizaciónTratamiento de las aguas de entrada en las instalaciones, control de agotamiento de resinas de suavización, control de membranas osmóticas

Dosificación fertilizantes

Hidroponía y sistemas de regadío

Industria químicaControl de pérdidas en los intercambiadores de calor, control de la concentración de soluciones ácidas y alcalinas y de la concentración de sales en procesos productivos

Generadores de calor/calderas

Intercambiadores iónicos, redichos de sales en el agua de las calderas, control de pérdidas en humedecedores y condensadores

GalvánicaSoluciones de grabado químico, cincado, baños galvánicos, enjuague en la elaboración de semi-conductores

Elaboraciones metálicas

Preparación de los minerales, procesado de la bauxita

Industria alimenticiaConservas vegetales, lixiviación, salmueras, centrales azucareras, elaboración de quesos

Industria textil, papelera, curtidos

Tratamiento de aguas residuales, baños blanqueantes y detergentes, mordientes

Producción de detergentes

Eliminación de la glicerina no combinada en la producción de jabón, lixiviación

Torres de refrigeración

Diagnóstico de incrustaciones y control de la agresividad del agua de refrigeración

Page 25: ENLACE IONICO

Conductividad eléctrica

Artículo de la Enciclopedia Libre Universal en Español.

Saltar a navegación, buscar

Es la capacidad de un medio de permitir el paso de la corriente eléctrica a su través.

Medio líquido (Disolución).

La conductividad en medios líquidos está relacionada con el `pH, es decir con la presencia de sales en solución, cuya disociación genera iones positivos y negativos capaces de transportar la energía eléctrica si se somete el líquido a un campo eléctrico. Estos conductores iónicos se denominan electrolitos o conductores electrolíticos.

Medio sólido.

Según la teoría de bandas de energía en sólidos cristalinos (véase semiconductor), son materiales conductores aquellos en los que las bandas de valencia y conducción se superponen, formándose una nube de electrones libres causante de la corriente al someter al material a un campo eléctrico. Estos medios conductores se denominan conductores eléctricos o metálicos.

La Comisión Electrotécnica Internacional (CEI) definió como patrón de la conductividad eléctrica:

un hilo de cobre de 1 metro de longitud y un gramo de peso, que da una resistencia de de 0,15388 Ω a 20 ºC

al que asignó una conductividad eléctrica de 100% IACS (International Annealed Cooper Standard, Estándar Internacional de Cobre no Aleado). A toda aleación de cobre con una conductividad mayor que 100% IACS se le denomina de alta conductividad (H.C. por sus siglas inglesas).

Page 26: ENLACE IONICO

Monografías Nuevas Publicar Blogs Foros

Busqueda avanzada

Buscar más trabajos sobre...

+

Fisica

Monografias.com > Fisica

Descargar Imprimir Comentar Ver trabajos relacionados

Conductividad eléctrica (Informe científico) Enviado por Karime Daniela Guerra Correa

Anuncios Google

Equipos para laboratorioCopreva proveedor de incubadoras- estufas-camaras climaticas. www.coprevasaic.com.ar

Instrumentos de MedicionAgricola, Industrial, Minera Medicion, Control, Registro www.veto.cl

Seguridad EléctricaEquipos de laboratorio e industrias Solicite Presupuesto sin cargo www.laboratorioconsultar.com

1. Introducción 2. Marco Teórico 3. La electricidad 4. Materiales necesarios 5. Procedimientos 6. Resultados y explicaciones 7. Conclusiones 8. Bibliografía

Introducción

Desde antigüedad, los fenómenos eléctricos han maravillado, sorprendido y preocupado a toda la humanidad. Muchas veces, los fenómenos eléctricos se

0 and Buscar

Page 27: ENLACE IONICO

atribuían a la ira de algunos dioses, como por ejemplo, en la antigua Grecia se creía que los rayos eran manifestaciones del grandioso Zeus. Con el avance de los tiempos y los progresos tecnológicos, se hizo fundamental el estudio y control de la electricidad. Con eso se consiguió crear artefactos que nos facilitan la vida. Este informe se llevara a cabo del tema "Conductividad Eléctrica", se observará como con materiales tan fáciles, tienen la capacidad de ser conductores eléctricos, debido a que están compuestos por iones (partículas cargadas totalmente con electricidad), cuyas cargas pueden ser negativas o positivas, un ejemplo son lo metales, sales disueltas en agua, entre otros mas. Así mismo existen materiales que no tienen esta capacidad, ya que tienen carga neutra o no tienen ningún tipo de carga. Lo que queremos lograr atreves de este informe es que la gente sepa de cómo hacer su propia energía eléctrica, y tratamos de informar a las personas de que es la conductividad eléctrica.

Objetivos:

Demostrar la conductividad eléctrica de algunas soluciones. En este experimento que se realizara con su debido tiempo se vera la causa de la conductividad eléctrica en el agua, variando la concentración salina y se demostrara la energía creada. Lo que trato de dar en este informe es que las personas se enteren de que con cualquier cosa se puede hacer electricidad, como un ejemplo seria para que la gente aprenda a como conseguir su propia energía sin necesidad de aparatos grandes o como solucionar cuando hay un apagón.OBJETIVO ESPECIFICO:Preparar soluciones a partir de diferentes compuestos.Demostrar que algunas substancias y soluciones liquidas son conductores de la electricidad.Mostrar que existen soluciones que no presentan la propiedad de conducción de electricidad.

Marco Teórico

Les explicare un poco de lo que es la conductiva eléctrica. La conductividad eléctrica es la capacidad de un cuerpo o medio para conducir la corriente eléctrica, es decir, para permitir el paso a través de las partículas cargadas, bien sean los electrones, los transportadores de carga en conductores metálicos o semimetálicos, o iones, los que transportan la carga en disoluciones de electrolitos. En otras palabras se puede decir que es la capacidad que tienen lo que son las sales inorgánicas en solución (son los electrolitos) para producir una corriente eléctrica. La ley de Fourier afirma que hay una proporcionalidad entre el flujo de energía J (energía por unidad de área y por unidad de tiempo), y el gradiente de temperatura dT/dx. La constante de proporcionalidad K es característica del material y se denomina conductividad térmica. Algunas sustancias se ionizan en forma más completa que otras y por lo mismo conducen mejor la corriente. Cada ácido, base o sal tienen su curva característica de concentración contra conductividad. Son conductores relativamente buenos los ácidos, bases y sales inorgánicas: HCl, NaOH, NaCl, Na2CO3. La conductividad de una solución que contiene un electrolito se calcula a partir de al resistencia de la forma: L = 1/R L conductividad dada en ohm inverso o mho. R resistencia. Para un electrodo de 1cm2de sección y un cm de longitud se tiene que: L = ? A/l

La electricidad

Page 28: ENLACE IONICO

Todos los cuerpos o materias que podemos encontrar en el universo, están constituidos por átomos; éstos a su vez están compuestos por un núcleo, alrededor del cual, giran un número de pequeñas partículas denominadas electrones. El núcleo está formado por dos clases de pequeñas partículas los protones y los neutrones. Los electrones giran alrededor del núcleo unos en órbitas cercanas a él y otros en órbitas más alejadas. Los electrones tienen carga negativa Los protones tienen carga positiva. Los neutrones no tienen carga eléctrica. Quien se encargo de la electricidad fue Michael Faraday, fue el físico y químico británico que se encargó de estudiar el electromagnetismo y la electroquímica. Además fue discípulo del químico Humphry Davy, y pasó a ser conocido con el descubrimiento de la inducción electromagnética, ya que esto ha permitido la construcción de generadores y motores eléctricos, y de las leyes de la electrólisis; motivo por el cual pasó a ser considerado como el verdadero fundador del electromagnetismo y de la electroquímica.

En los materiales conductores de la electricidad, los electrones más alejados del núcleo, sometidos a condiciones adecuadas, se desprenden con facilidad y pueden circular por el material. La corriente eléctrica es un movimiento de electrones a través de un conductor. Para que se produzca esa corriente de electrones, es necesario que algo los impulse

Materiales necesarios

Para la construcción del Conductímetro (el conductor):

Un foco de 15 watts.

3 metros de cable conductor.

Una clavija o enchufe.

Rosseta una de cerámica.

Base de madera de 10 x 10 x 2 cm.

Pinzas.

Cuchillo cartonero (navaja).

2 tornillos.

Un destornillador.

Para la realización de la Fuente:

Una fuente de vidrio o plástica, aproximadamente de 2 litros de capacidad.

Agua destilada.

Agua corriente.

Cloruro de sodio (sal de mesa, fina).

Azúcar.

Un paño de cocina.

Page 29: ENLACE IONICO

Una llave.

Jugo de limón.

Vinagre.

Una llave.

Trozos de plástico

Procedimientos

Construcción del Conductímetro (antes de empezar se necesita de mucha precaución al uso de objetos afilados):

1.-Se corta el trozo de cable a la mitad, obteniendo 2 cables. Luego con las pinzas se pelan las puntas, dejando descubierto el alambre conductor.

2.-Cada trozo de cables se conecta en la rosseta. En la rosseta los contactos se encuentran por debajo, así para conectar los cables.

3.-Una vez conectados los cables, se pasara a conectarlos a la clavija o enchufe. Para hacer esto se requiere abrir el enchufe y conectar las puntas a los contactos correspondientes. Una vez hecho esto, sé enrosca el foco en la rosseta y luego se enchufa en la clavija al tomacorriente. Si todo este bien hecho, el foco debe alumbrar. En caso contrario debemos revisar las conexiones.

4.-Ya desconectado se va a cortar un cable a la mitad y se pelaran, asegurándose que no este conectado.

5.-Una vez que estén seguros que todo quedo en orden, atornillen la rosseta a la base de madera.

Realización de la fuente (por cada medición procuren que los cables sumergidos no se toquen):

6.- Con lo primero que empezaremos será con el vidrio de la fuente, con la fuente vacía se pondrán los cables hasta el fondo sin que se toquen uno con otro.

7.-Verter el agua destilada y el azúcar en la fuente.

8.- Vaciar la fuente, enjuagarla con el agua corriente y secarla con el trapo.

9.-Ahora vaciar la fuente (enjuagar y secar) agua corriente y una pisca de sal, cada vez tiene que ir aumentando las piscas.

10.-Volver a enjuagar y secar, solo que ahora se llenara con agua corriente y agreguen el jugo de limón.

11.-Volvemos a enjuagar y secar la fuente, ahora colocamos agua corriente con vinagre.

12.- Repetimos procedimiento, y ahora colocamos agua corriente y una llave (sin que este oxidada) al centro y fondo de la fuente.

13.- Repetimos Procedimientos, para finalizar colocamos agua corriente con trozos de plástico.

Page 30: ENLACE IONICO

Resultados y explicaciones

Nos dimos cuenta que con los materiales si se puede hacer luz, hicimos 3 columnas, donde se escribió el material, si tuvo conductividad y una breve hipótesis de el porque con esos materiales se logro o no el experimento deseado. Con el primer material que empezamos fue con el vidrio de la fuente, lo que hicimos fue usar la fuente vacía y hacer contacto con las terminales de los cables sobre la superficie de la fuente. Y así nos fuimos midiendo con cada material que ya explicamos en el procedimiento. Esta es una muestra de cómo puede quedar la tabla:

En esta tabla explicamos cada uno en forma breve, pero explicare más a fondo sobre cada uno:Vidrio (solo): Las materias primas para la fabricación de los vidrios corrientes son la arena de cuarzo (SiO2), polvo de piedra caliza (CaCo3) y sosa (Na2CO3) materiales aislantes. Pero como casi todo material pierde sus propiedades aislantes para temperaturas superiores a 300 °C.

Agua destilada y azúcar: El agua destilada no es buena conductora de electricidad ya que no contiene iones y el azúcar es un compuesto de varios alcanos, preferencialmente de 6 carbonos, y los unen enlaces glucosúricos, son enlaces covalentes, el cual ninguno de los dos contienes protones.

Agua corriente y sal: La sal al disolverse en el agua se disocia en iones positivos y negativos, conduce la corriente eléctrica y por eso se llama electrolítica.

Agua corriente y jugo de limón: Es un buen conductor porque en su composición existen sales (principalmente citratos de sodio y potasio) que están disueltas en su jugo y al juntarse con agua corriente juntan la sal de limón y los iones del agua.

Agua corriente: Ya que posee enlace covalente, ya que esta formada por 2 no metales que son hidrogeno y oxigeno

Page 31: ENLACE IONICO

Agua corriente y el vinagre: Por que el vinagre es un acido e igual que con el jugo de limón, al momento de juntarse el agua y el vinagre juntan sus electrones cargándolos.

Agua corriente con una llave: Lo que sucede aquí es mas que lógico ya que todo mundo sabe que un metal es un perfecto conductor de electricidad, por suelen tener 1 a 2 electrones en su ultima capa u orbita, de esta forma es fácil que estos se desprendan de el átomo y vayan hacia el otro compuesto como en este caso es el agua, los mejores conductores son: oro, plata, bronce, cobre, aluminio.

Agua corriente con trozos de plástico: los plásticos sus materias primas son hechas de aislantes hace que no tiene la suficiente fuerza como para que al momento de juntarse con el agua se forme electricidad.

Conclusiones

Y aquí acaba el informe en esta parte te diré lo que aprendí, los errores que tuve al momento de hacer los experimentos y todo el proceso que me llevo hacer esto.A atreves de todo este proceso de hacer el informe me di cuenta que no todos los materiales pueden producir lo que es la electricidad, son pocos los que realmente sin ayuda de nada producen electricidad, la mayoría la producen pero deben de estar acompañadas por otras sustancias mas fuertes, otro dato importante es que me he dado cuenta de con estos materiales podemos hacer nuestra propia luz eléctrica. Tuve errores al hacer el conductímetro, como el de no acomodar en orden correcto los cables o de colocar al revés una que otra pieza, también hubo varios errores como el de no secar bien la fuente y eso me impedía que los otros materiales no reaccionaran como yo lo esperaba. Al final me di cuenta que no es fácil hacer este tipo de trabajo que se necesita de su debido tiempo y orden. Tuve muchas dudas de el porque reaccionaba con uno y porque con el otro no, ejemplo el agua destilada y el agua corriente con trozos de plásticos, al final consultando fuentes de internet me explicaban el por que de las cosas. Al final este trabajo me aclaro muchas dudas que tenía acerca de lo iones y protones.

Bibliografía

http://arturobola.tripod.com/conducti.htmlhttp://www.slideshare.net/renatolachira/conductividad-electrica

http://espanol.answers.yahoo.com/question/index?qid=20090828100815AAUOpaE

http://www.mitecnologico.com/Main/PropiedadesElectricasYMagneticas

http://akademos.ramiskuey.com/Experimentoshttp://ricardi.webcindario.com/quimica/eltrolis.html

http://www.slideshare.net/renatolachira/conductividad-electrica

http://es.answers.yahoo.com/question/index?qid=20080902101601AA6HZxt

http://www.unquimico.com/2012/01/diluido-en-agua-cual-es-un-buen-conductor-de-la-electricidad/

http://www.profesorenlinea.cl/fisica/Electricidad1.html

Page 32: ENLACE IONICO

http://books.google.com.mx

http://html.rincondelvago.com/plasticos_3.html

http://www.slideshare.net/ignameco/los-plsticos-170019

http://tecnologiafuentenueva.wikispaces.com/file/view/Resumen+B%C3%A1sico+de+Electricidad+y+Electr%C3%B3nica.pdf

http://feederico.com/quien-invento-la-electricidad/

Autor:

Karime Daniela Guerra Correa

Laboratorio 1CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA

Unidad: El agua

Curso: 1º Medio

Introducción:

Desde la antigüedad, los fenómenos eléctricos han maravillado,

sorprendido y preocupado a la humanidad. Muchas veces, los

fenómenos eléctricos se atribuían a la ira de los dioses, como por

ejemplo, en la antigua Grecia se creía que los rayos eran la

manifestación furibunda de Zeus. Con el avance del tiempo y el

progreso tecnológico, se hizo fundamental el estudio y control de la

electricidad. Con esto se consiguió crear artefactos que nos facilitan la

vida.

Muchos materiales tienen la capacidad de conducir la electricidad,

debido a que están compuestos por iones (partículas cargadas

eléctricamente), cuyas cargas pueden ser positivas o negativas, como es

el caso de los metales, sales disueltas en agua, compuestos ácidos y

básicos, entre otros. Así también, existen materiales que no tienen esta

capacidad, ya que están conformados por partículas con carga eléctrica

neutra, o sin carga, como es el caso de algunos plásticos, el vidrio, la

madera, el agua destilada (agua en su máximo estado de pureza), entre

otros. También existen los materiales semiconductores, como es el caso

del silicio, con el cual se fabrican los chips de los computadores, y el

aire.

Page 33: ENLACE IONICO

Objetivo:

Mediante este laboratorio, que se realizará en dos clases, se

determinará, en grupos de 4 ó 5 alumnos, la causa de la conductividad

eléctrica en el agua, variando la concentración salina, y se demostrará el

proceso de conductividad en otros materiales. Además, se darán las

instrucciones para la confección de un conductímetro con el que podrán

realizar observaciones en el hogar.

Materiales:

Para la confección del conductímetro (Primera clase):

Una ampolleta de 60 W

3 metros de cable conductor

Una clavija o enchufe

Un soquete plástico o de loza

Una base de madera de 10 x 10 x 2 centímetros

Alicate

Cuchillo cartonero (usar con precaución)

2 tornillos

Un destornillador

Para la realización de la experiencia (Segunda clase):

Una fuente de vidrio o plástica, de aproximadamente 2 litros de

capacidad

Agua destilada

Agua corriente

Cloruro de sodio (sal común, fina)

Azúcar

Un paño de cocina

Aceite para cocinar, jugo de limón, vinagre, una llave, un trozo de

madera, trozos de papel, trozos de plástico, hojas de árboles,

vidrio. Materiales a discreción del grupo.

Page 34: ENLACE IONICO

Procedimientos:

Construcción del conductímetro (Primera clase):

Antes de empezar, se requiere que este trabajo se realice con mucha

precaución debido al uso de objetos afilados.

Para empezar, se corta el trozo de cable a la mitad, obteniendo dos

cables de 1 metro y medio de largo. Luego, con el alicate se pelan las

puntas, dejando descubierto el alambre conductor.

Cada trozo de cable se conecta al soquete en sus contactos. En un

soquete de loza, los contactos se encuentran por debajo. En uno de

plástico se ubican dentro, por lo que hay que desmontar la parte

superior tal como si se estuviera abriendo una botella con tapa rosca,

para conectar los cables en los contactos.

Una vez conectados los cables, se procederá a conectarlos a la clavija o

enchufe. Para hacer esto, se requiere abrir el enchufe y conectar las

puntas a los contactos correspondientes. Una vez hecho esto, se enrosca

la ampolleta en el soquete y luego se enchufa la clavija al tomacorriente.

Si todo quedó bien conectado, la ampolleta debe alumbrar. En caso

contrario debemos revisar las conexiones.

¡Aun no está listo el conductímetro! Con el conductímetro desenchufado,

se cortará uno de los cables a la mitad y se pelarán las puntas con el

alicate. Asegúrense de no tocar la punta de los cables con el

conductímetro enchufado.

Una vez que estén seguros que realizaron todo correctamente, atornillen

el soquete a la base de madera. A fin de cuentas, el conductímetro debe

tener la siguiente apariencia:

Page 35: ENLACE IONICO

Si quieren comprobar

que realmente funciona y que conectaron todo correctamente, enchufen

el conductímetro y junten las puntas peladas de los cables, tomándolos

por el aislante.

Realización de la experiencia (Segunda clase):

Una vez terminado y probado el conductímetro, viene el proceso de

comprobar la conductividad eléctrica de algunos materiales.

Como se habrán dado cuenta, si el material es conductor, la ampolleta

encenderá. Si no lo es, no encenderá.

Antes de comenzar, cada grupo deberá confeccionar una tabla con 3

columnas, donde escribirán el material a probar, su conductividad y una

breve hipótesis argumentando las razones por las cuales el material es

conductor o no. Para denotar la conductividad en la segunda columna,

pueden utilizar símbolos.

Por cada medición que se realice, procuren que los cables sumergidos

no se toquen, ya que el circuito se cerrará y la ampolleta se encenderá.

Sujeten los cables desde el aislante y no toquen el líquido, para evitar

electrocutaciones.

Page 36: ENLACE IONICO

Para empezar, comprobaremos si el vidrio es o no un conductor

eléctrico. Para esto pueden usar la fuente de vidrio vacía. Hagan

contacto con los terminales de los cables sobre la superficie de la

fuente. Observen, anoten y comenten lo que ocurre, así como con todas

las experiencias venideras en este laboratorio.

Como segunda experiencia, viertan agua destilada en la fuente y

prueben si conduce la electricidad.

Luego, como tercera experiencia, viertan azúcar en el agua destilada y

realicen la medición. Aumenten gradualmente la cantidad de azúcar.

Ahora, vaciarán la fuente, la enjuagarán con agua destilada, la secarán,

y vaciarán en ella agua destilada y le agregarán una pizca de sal. Vayan

aumentando la cantidad de sal progresivamente. Comprueben la

conductividad en cada adición de sal.

Nuevamente, vaciarán y enjuagarán la fuente con agua destilada, la

secarán, y la llenarán con agua corriente (de la llave).

A continuación, realicen la medición para el jugo de limón y/o el vinagre.

Ahora, comprobarán libremente unos 10 ó 15 materiales distintos, a

libre albedrío, y realizarán las observaciones pertinentes. No olviden

tener sumo cuidado con el manejo del conductímetro.

En caso de existir dudas, consúltenlas con el profesor, quien

gustosamente les atenderá. (“No hay peor pregunta que la que no se

hizo”).

Cuestionario:

1. Expliquen por qué el agua destilada no conduce la

electricidad.

Page 37: ENLACE IONICO

2. ¿De qué manera la sal disuelta en el agua destilada permitió

que la ampolleta se encendiera? Explique utilizando el

concepto de disociación.

3. En base a lo observado, ¿será conductor de electricidad el

agua mineral?

4. ¿Qué ocurrió con el jugo de limón y/o con el vinagre?

(Consultar libros para desarrollar una explicación sencilla)

5. Supongan que durante una conversación sobre formas de

calentar agua para la ducha, se plantea la siguiente

afirmación: “Yo nunca me ducharía con agua caliente en

invierno mientras tengo la radio encendida en el baño para

escuchar música, ya que el vapor de agua se condensaría y

podría electrocutarme”. ¿Qué le responderían a esta

persona?

Page 38: ENLACE IONICO

CONDUCTIVIDAD ELECTRICA Y EXPERIMENTOS.

CONDUCTIVIDAD ELECTRICA

MATERIAL:

*Probador de conductividad

*Capsula de porcelana

SUSTANCIAS:

*Agua

*Cloruro de Sodio

*Sacarosa

PROCEDIMIENTO:

1.- Probar la conductividad eléctrica del Cloruro de Sodio y sacarosa en seco

2.- Probar la conductividad eléctrica en solución de la sacarosa y cloruro de sodio

3.- Probar la conductividad eléctrica del agua destilada (líquida y sólida)

4.- Observaciones

SUSTANCIAS CONDUCTIVIDAD

SACAROSA EN SECO No tiene conductividad

Page 39: ENLACE IONICO

CLORURO DE SODIO EN SECO

No tiene conductividad

AGUA DESTILADA LÍQUIDA

No tiene conductividad

SACAROSA CON AGUA Si tiene conductividad

CLORURO DE SODIO CON AGUA

Si tiene conductividad

AGUA DESTILADA SÓLIDA

No tiene conductividad

CONCLUSIONES:

Pues concluimos que el agua necesita estar combinada con otro elemento para que conduzcan electricidad ya que si tenemos solo el agua no puede conducir electricidad ni en estado líquido ni tampoco en sólido.

*Cual es la función del:

Equipos.

Agua en los organismos La falta de agua

1 Hidratación y aportación de minerales, limpia el organismo

Deshidratación.

2 Permitirle su existencia. Baja probabilidad de vida en los

Page 40: ENLACE IONICO

organismos.

3 Darle vida a los organismos Que haya problemas en la salud como desmayos o deshidrataciones….ETC.

4 Permite la existencia de vida en el planeta.

Provoca la desaparición de la vida.

5 Permite que todos los organismos puedan sobrevivir, es un elemento vital

No puede existir vida humana si no hay el elemento (H2O)

6 Es vital para la vida Desmayos, deshidratación, muerte.

*Propiedades Físicas del Agua:

Densidad 0 masa / volumen m/v g/ ml

Material, utilizado: Balanza, probeta graduada 10 ml.

Sustancias: Agua, alcohol etílico, aceite comestible.

Procedimiento:

Pesar 10 ml de cada líquido y calcular su densidad.

Equipo Densidad del agua g/ ml

Densidad del aceite g/ ml

Densidad del alcohol g/ ml

1 .98 .78 .91

2 .82 .86 .80

3 1.22 ..90 .81

4 .96 .91 .79

5 .94 .81 .91

6 .97 .89 .76

Page 41: ENLACE IONICO

*Punto de ebullición del agua:

Material: soporte universal, arillo de hierro, tela de alambre con asbesto, termometro, VASO DE PRECIPITADOS 250ML.

Sustancias: Agua

Procedimiento:

-Colocar 100ml de agua en el vaso de precipitados y calentar el vaso con el sistema de calentamiento.

-Registrar la temperatura del agua cada minuto, hasta ebullición de la misma.

- Tabular y graficar los datos.

PUNTO DE EBULLICION DE EL AGUA DE XOCHIMILCO

1 MINUTO = 28°

2 MINUTOS = 32°

3 MINUTOS = 40°

4 MINUTOS = 48°

5 MINUTOS = 56°

6 MINUTOS = 62°

7 MINUTOS = 68°

8 MINUTOS = 74°

9 MINUTOS = 79°

10 MINUTOS = 81°

11 MINUTOS = 81°

12 MINUTOS = 85°

13 MINUTOS = 87°

14 MINUTOS = 89°

15 MINUTOS = 90°

16 MINUTOS = 90°

17 MINUTOS = 90°

Page 42: ENLACE IONICO

18 MINUTOS = 90°

*Conclusiones: Al ir realizando el experimento vimos la densidad de algunas sustancias las cuales variaron su resultado y al último al ver el punto de ebullición e ir anotando los resultados nos dimos cuenta de que a mayor tiempo mayor temperatura aunque en los ultimos minutos la temperatura fue constante.

Page 43: ENLACE IONICO

materiales y su conductividad eléctrica

Como sabemos existen materiales capaces de conducir la corriente eléctrica mejor que otros. Generalizando, se dice que los materiales que presentan poca resistencia al paso de la corriente eléctrica son conductores. Analógicamente, los que ofrecen mucha resistencia al paso de esta, son llamados aislantes. No existe el aislante perfecto y prácticamente tampoco el conductor perfecto.Existe un tercer grupo de materiales denominados semiconductores que, como su nombre lo indica, conducen la corriente bajo ciertas condiciones.Lo que diferencia a cada grupo es su estructura atómica. Los conductores son, generalmente, metales esto se debe a que dichos poseen pocos átomos en sus últimas órbitas y, por lo tanto, tienen tendencia a perderlos con facilidad. De esta forma, cuando varios átomos de un metal, se acercan los electrones de su última órbita se desprenden y circulan desordenadamente entre una verdadera red de átomos. Este hecho (libertad de los electrones) favorece en gran medida el paso de la corriente eléctrica.Los aislantes, en cambio, están formados por átomos con muchos electrones en sus últimas órbitas (cinco a ocho), por lo que, no tienen tendencia a perderlos fácilmente y a no establecer una corriente de electrones. De ahí su alta resistencia.También existe otro tercer tipo de materiales, que cambia en mayor o menor medida la característica de los anteriores, los semiconductores. Su característica principal es la de conducir la corriente sólo bajo determinadas circunstancias, y evitar el paso de ella en otras.Es, precisamente, en este tipo de materiales en los que la electrónica de estado sólida está basada. La estructura atómica de dichos materiales presenta una característica común: está formada por átomos tetravalentes (es decir, con cuatro electrones en su última órbita), por lo que les es fácil ganar cuatro o perder cuatro.

SemiconductoresUn semiconductor es un componente que no es directamente un conductor de corriente, pero tampoco es un aislante. En un conductor la corriente es debida al movimiento de las cargas negativas (electrones). En los semiconductores se producen corrientes producidas por el movimiento de electrones como de las cargas positivas (huecos). Los semiconductores son aquellos elementos perteneciente al grupo IV de la Tabla Periódica (Silicio, Germanio, etc. Generalmente a estos se le introducen átomos de otros elementos, denominados impurezas, de forma que la corriente se deba primordialmente a los electrones o a los huecos, dependiendo de la impureza introducida. Otra característica que los diferencia se refiere a su resistividad, estando ésta comprendida entre la de los metales y la de los aislantes.Disposición esquemática de los átomos de un semiconductor de silicio puro, No existen electrones ni huecos libres La disposición esquemática de los átomos para un semiconductor de silicio podemos observarla en la figura de arriba, Las regiones sombreadas representan la carga positiva neta de los núcleos y los puntos negros son los electrones, menos unidos a los mismos. La fuerza que mantiene unidos a los átomos entre sí es el resultado del hecho de que los electrones de conducción de cada uno de ellos, son compartidos por los cuatro átomos vecinos.A temperaturas bajas la estructura normal es la que se muestra en la figura de arriba en la cual no se observa ningún electrón ni hueco libre y por tanto el semiconductor se comporta como un aislante.Estos cuatro electrones se encuentran formando uniones covalentes con otros átomos vecinos para así formal un cristal, que es la forma que se los encuentra en la naturaleza. Si esta estructura

Page 44: ENLACE IONICO

se encuentra a una temperatura muy baja o en el cero absoluto, el cristal tendrá tan poca energía que no hará posible la conducción eléctrica. Al aumentar la temperatura (a temperatura ambiente por ejemplo) ciertos electrones adquieren suficiente energía para romper el enlace del que forman parte y "saltar" al siguiente orbital. Esto provoca la formación de un espacio vacío, que por carencia de electrones, posee carga positiva, a este espacio se lo denomina hueco.El aumento de temperatura rompe algunas uniones entre átomos liberándose un cierto número de electrones.En cambio, a la temperatura ambiente (20-25 grados C.) algunas de las fuertes uniones entre los átomos se rompen debido al calentamiento del semiconductor y como consecuencia de ello algunos de los electrones pasan a ser libres. En la figura siguiente se representa esta situación. La ausencia del electrón que pertenecía a la unión de dos átomos de silicio se representa por un círculo,La forma en que los huecos contribuyen a la corriente, se detalla seguidamente Cuando un electrón puede vencer la fuerza que le mantiene ligado al núcleo y por tanto abandona su posición, aparece un hueco, y le resulta relativamente fácil al electrón del átomo vecino dejar su lugar para llenar este hueco. Este electrón que deja su sitio para llenar un hueco, deja a su vez otro hueco en su posición inicial, De esta manera el hueco contribuye a la corriente lo mismo que el electrón, con una trayectoria de sentido opuesto a la de éste.

Niveles De EnergíaUn cristal está formado por un conjunto de átomos muy próximos entre sí dispuestos espacialmente de forma ordenada de acuerdo con un determinado patrón geométrico. La gran proximidad entre los átomos del cristal hace que los electrones de su última capa sufran la interacción de los átomos vecinos. El nivel energético de cada uno de estos electrones puede estar situado en la "banda de valencia" o en la "banda deconducción" del cristal. Un electrón que ocupe un nivel dentro de la banda de valencia está ligado a un átomo del cristal y no puede moverse libremente por él mientras que si el nivel ocupado pertenece a la banda de conducción, el electrón puede moverse libremente por todo el cristal, pudiendo

Formar parte de una corriente eléctrica.Entre la banda de valencia y la de conducción existe una "banda prohibida", cuyos niveles no pueden ser ocupados por ningún electrón del cristal. Según la magnitud de esta banda, los cristales pueden clasificarse en aislantes, conductores y semiconductores.

Aislantes.La magnitud de la banda prohibida es muy grande ( 6 eV ), de forma que todos los electrones del cristal se encuentran en la banda de valencia incluso a altas temperaturas por lo que, al no existir portadores de carga libres, la conductividad eléctrica del cristal es nula.Un ejemplo es el diamante.

Conductores.No existe banda prohibida, estando solapadas las bandas de valencia y conducción. Esto hace que siempre haya electrones en la banda de conducción, por lo que su conductividad es muy elevada. Esta conductividad disminuye lentamente al aumentar la temperatura, por efecto de las vibraciones de los átomos de la red cristalina.Un ejemplo son todos los metales.

Semiconductores.La magnitud de la banda prohibida es pequeña ( 1 eV ), de forma que a bajas temperaturas son aislantes, pero conforme aumenta la temperatura algunos electrones van alcanzando niveles de energía dentro de la banda de conducción, aumentando la conductividad. Otra forma de aumentar la conductividad es añadiendo impurezas que habiliten niveles de energía dentro de la banda prohibida.El germanio y el silicio son semiconductores.

Page 45: ENLACE IONICO

Aceptadores Y Donadores Se denomina semiconductor puro aquél en que los átomos que lo constituyen son todos del mismo tipo (por ejemplo de germanio), es decir no tiene ninguna clase de impureza. Si a un semiconductor puro como el silicio o el germanio, se le añade una pequeña cantidad de átomos distintos (por ejemplo arsénico, fósforo, etc). Se transforma en un semiconductor impuro.A las impurezas se las clasifica en donadoras y aceptadoras.Si a la estructura del semiconductor de silicio se le añade alguna impureza, como puede ser el arsénico (As), que tiene cinco electrones externos ligados al núcleo con carga positiva +5, se obtiene la forma que se muestra en la figura.Ahora, bien para aumentar la conducción de cualquier semiconductor se recurre a un proceso denominado "dopado" o "envenenamiento". El objeto del mencionado proceso es el del aumentar la cantidad de portadores libres en el cristal provocando un aumento en la conductividad del mismo (recordar que la corriente es el flujo de portadores)El dopado del cristal es realizado con átomos trivalentes (con tres electrones en su última órbita) o pentavalentes (con cinco). Esta elección no es resultado de un proceso azaroso sino que uno u otro tipo de átomo aumentará a su vez la presencia de uno u otro tipo de portador. ¿Cómo es esto?: el silicio, como ya se ha dicho, tiene cuatro electrones en su última órbita que se combinan a su vez con otros átomos para formar un cristal. Al introducir un átomo penta o trivalente en dicho cristal, se provocará un aumento o un defecto de electrones que hará aumentar la cantidad portadores.Si se introduce un átomo pentavalente (P, Sb, As) en un cristal puro, cuatro de sus electrones se unirán a cuatro electrones de los átomos de silicio vecinos, pero el quinto queda libre, sin formar parte de ninguna unión, por lo que está débilmente ligado al átomo: Este electrón libre, requerirá muy poca energía para "saltar" a la banda de conducción. La energía térmica del ambiente basta para provocar este salto. De esta forma al agregar átomos pentavalentes agregamos electrones en la banda de conducción, es decir, agregamos portadores.Cabe mencionar que los mencionados átomos pentavalentes se ubican en un nivel de energía mucho más cercano a la banda de conducción que la banda de valencia, denominado "nivel donador" este nivel se ubica a una distancia, energéticamente hablando, de 0,05 electron-volt, mientras que la distancia entre las bandas de un semiconductor es de 0,7 eV. De la misma forma, podemos dopar al cristal con átomos trivalentes (como el boro, el Alumnio, el Galio, etc), esto provocará un exceso de electrones en el cristal, ya tres de los cuatro electrones de la última órbita del Silicio se combinan con los tres electrones del anterior átomo. Esto trae como consecuencia la generación de un espacio sin electrones, que tendrá carga positiva, es decir, esto generará un hueco.De esta forma podemos controlar de manera casi definida, a través del dopado, la cantidad de electrones o huecos que existen en un cristal. A este tipo de cristal se le denomina extrínseco, ya que fue modificado por elementos exteriores

Page 46: ENLACE IONICO

onductividad es la cualidad de conductivo (que tiene virtud de conducir). Se trata de una propiedad física que tienen los cuerpos capaces de transmitir la electricidad o el calor.

La conductividad eléctrica, por lo tanto, es la capacidad de los cuerpos que permiten el paso de la corriente eléctrica a través de sí mismos. Esta propiedad natural está vinculada a la facilidad con la que los electrones pueden atravesarlo y resulta inversa a la resistividad.

Es importante diferenciar entre la conductividad y la conductancia (la facilidad de un objeto para conducir corriente eléctrica entre dos puntos). La conductancia es la propiedad inversa de la resistencia.

En los líquidos, la conductividad está vinculada a la existencia de sales en solución ya que, con su disociación, se generan iones positivos y negativos que pueden transportar la energía eléctrica cuando el líquido es sometido a un campo eléctrico. Dichos conductores iónicos reciben el nombre de electrolitos.

En el caso de los sólidos, los materiales con capacidad de conductividad son aquellos en los que las bandas de valencia y la conducción se superponen y forman una nube de electrones libres que generan la corriente al estar sometidos al campo eléctrico.

La conductividad térmica, por otra parte, es la propiedad física de los materiales capaces de conducir el calor. El proceso implica la transferencia de la energía cinética de molécula a molécula. La propiedad inversa a la conductividad térmica recibe el nombre resistencia térmica (la capacidad de un material para oponerse al paso del calor).

Page 47: ENLACE IONICO

Generalidades

La ley de Ohm plantea que cuando se mantiene una diferencia de potencial (E), entre dos puntos de un conductor, por éste circula una corriente eléctrica directamente proporcional al voltaje aplicado (E) e inversamente proporcional a la resistencia del conductor (R).

I=E/R

En disoluciones acuosas, la resistencia es directamente proporcional a la distancia entre electrodos (l) e inversamente proporcional a su área (A)

R= r•l/A

Donde r se denomina resistividad específica, con unidades W•cm, siendo su inversa (1/r), la llamada conductividad específica (k), con unidades W-1•cm-1 o mho/cm (mho, viene de ohm, unidad de resistencia, escrito al revés).

En general, el flujo de electricidad a través de un conductor es debido a un transporte de electrones. Según la forma de llevarse a cabo este transporte, los conductores eléctricos pueden ser de dos tipos: conductores metálicos o electrónicos y conductores iónicos o electrolíticos.

Conductividad en diferentes medios

Los mecanismos de conductividad difieren entre los tres estados de la materia, en los sólidos los átomos como tal no son libres de moverse y la conductividad se debe a los electrones. En los metales existen electrones cuasi-libres que se pueden mover muy libremente por todo el volumen, en cambio en los aislantes, muchos de ellos son sólidos iónicos, apenas existen electrones libres y por esa razón son muy malos conductores.

Conductividad en medios líquidos

La conductividad en medios líquidos (Disolución) está relacionada con la presencia de sales en solución, cuya disociación genera iones positivos y negativos capaces de transportar la energía eléctrica si se somete el líquido a un campo eléctrico. Estos conductores iónicos se denominan electrolitos o conductores electrolíticos. Las determinaciones de la

Page 48: ENLACE IONICO

conductividad reciben el nombre de determinaciones conductométricas y tienen muchas aplicaciones como, por ejemplo:

En la electrólisis, ya que el consumo de energía eléctrica en este proceso depende en gran medida de ella.

En los estudios de laboratorio para determinar el contenido de sales de varias soluciones durante la evaporación del agua (por ejemplo en el agua de calderas o en la producción de leche condensada).

En el estudio de las basicidades de los ácidos, puesto que pueden ser determinadas por mediciones de la conductividad.

Para determinar las solubilidades de electrólitos escasamente solubles y para hallar concentraciones de electrólitos en soluciones por titulación.

Conductividad en medios sólidos

Según la teoría de bandas de energía en sólidos cristalinos, son materiales conductores aquellos en los que las bandas de valencia y conducción se superponen, formándose una nube de electrones libres causante de la corriente al someter al material a un campo eléctrico. Estos medios conductores se denominan conductores eléctricos. La Comisión Electrotécnica Internacional definió como patrón de la conductividad eléctrica:

Un hilo de cobre de 1 metro de longitud y un gramo de masa, que da una resistencia de 0,15388 Ω a 20 °C al que asignó una conductividad eléctrica de 100% IACS (International Annealed Cooper Standard, Estándar Internacional de Cobre no Aleado). A toda aleación de cobre con una conductividad mayor que 100% IACS se le denomina de alta conductividad (H.C. por sus siglas inglesas).

Medición de la conductividad

La conductividad eléctrica es el recíproco de la resistencia en ohms, medida entre las caras opuestas de un cubo de 1.0 cm de una solución acuosa a una temperatura especificada. Esta solución se comporta como un conductor eléctrico donde se pueden aplicar las leyes físicas de la resistencia eléctrica.

Las unidades de la conductividad eléctrica son el Siemens/cm ( las unidades antiguas, eran los mhos/cm que son numéricamente equivalentes al S/cm ).

En la práctica no se mide la conductividad entre electrodos de 1 cm3 sino con electrodos de diferente tamaño, rectangulares o cilíndricos, por lo que al hacer la medición, en lugar de la conductividad, se mide la conductancia, la cual al ser multiplicada por una constante ( k ) de cada celda en particular, se transforma en la conductividad en S/cm. Conductividad = Conductancia de la muestra *k

k = d/A

k: Constante de la celda

Page 49: ENLACE IONICO

d: distancia de la separación de los electrodos

A: Área de los electrodos

Así, un electrodo de 1 cm de separación y con área de 1 cm , tendrá una k = 1

La medición eléctrica se efectúa mediante un instrumento denominado conductímetro que consiste en un [[puente de Wheastone para medir resistencias. Las resistencias R1 y R2 son fijas y su valor va de acuerdo al intervalo de conductividad que se pretende medir. La resistencia Rx es la que proporciona la solución a la cual se le va a medir la conductividad. La resistencia R3 se varía en forma continua hasta poner en equilibrio el puente, de tal forma que no pase corriente hacia el medidor.

Factores que influyen en la medición

La exposición de la muestra al aire atmosférico, puede causar cambios en la conductividad, debido a pérdida o ganancia de gases disueltos, en especial el CO2. Esto es especialmente importante para aguas de alta pureza, con concentraciones bajas de gases y sustancias ionizables. Para evitar esto se debe tener una atmósfera inerte de nitrógeno o helio sobre la muestra.

Sustancias no disueltas o materiales que precipiten lentamente en la muestra, pueden causar ensuciamiento en la superficie de los electrodos y causar lecturas erroneas.

El ensuciamiento por sustancias orgánicas, bioensuciamientos y corrosión de los electrodos, causan lecturas inestables o erroneas.

El factor de correlación para obtener los valores cuantitativos de los sólidos totales disueltos solo es válido cuando la muestra tiene un pH entre 5 y 8, a valores mayores o menores de pH, los resultados no serán confiables. Se tendrá que ajustar el valor del pH a cerca de 7.0 utilizando un ácido o una base débil según sea necesario.

Fuentes

conductividad_eléctrica fundamentos_teóricos_de_la_conductividad_eléctrica

Obtenido de "http://www.ecured.cu/index.php/Conductividad_el%C3%A9ctrica"Categorías: Física | Electromagnetismo | Electricidad

Page 50: ENLACE IONICO

Conductividad eléctrica

Concepto: La conductividad eléctrica es la capacidad de un cuerpo o medio para conducir la corriente eléctrica