Conductancia de Los Electrolitos

CONDUCTANCIA DE LOS ELECTROLITOS

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Contenido

OBEJTIVOS ........................................................................................................................................... 2 FUNDAMENTO TEORICO ..................................................................................................................... 2 DATOS EXPERIMENTALES .................................................................................................................... 3 TRATAMIENTO DE DATOS ................................................................................................................... 4 DISCUSIÓN DE RESULTADOS ............................................................................................................. 12 CONCLUSIONES ................................................................................................................................. 12 BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................................................... 13

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CONDUCTANCIA DE LOS ELECTROLITOS

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CONDUCTANCIA DE LOS ELECTROLITOS OBEJTIVOS Determinar la conductividad equivalente de los electrolitos a diferentes concentraciones. Determinar las conductividades equivalentes de los electrolitos a dilución infinita. 



FUNDAMENTO TEORICO En un conductor electrolítico la conductancia depende de su concentración, es por esto que se establece el concepto de conductividad molar, que es la conductividad que existe en 1 mol de electrolito por cada litro de solución. Conductancia eléctrica (G) está definido como la facilidad que dicho conductor presenta al movimiento de los electrones, esto es, la inversa de su resistencia eléctrica (R): G=1/R La unidad de la conductancia es el siemens (S). Conductividad La conductividad molar es una magnitud que da cuenta de la capacidad de transporte de corriente eléctrica de un electrólito en una disolución. Depende de la concentración (n° de iones en ella: cationes o aniones). Pero también depende de la naturaleza del soluto.

Donde K es la conductividad de la solución y c es la concentración molar del electrólito. Las unidades de la conductividad molar son Sm2mol-1

La conductividad de una solución de electrolitos (fuertes o débiles) aumenta al incrementar la concentración de iones. En el caso de electrolitos fuertes, el número de iones por unidad de volumen aumenta en proporción directa a la concentración. No es así para electrólitos débiles. En ellos el aumento no es tan grande debido a la ionización parcial del soluto. Por esta razón, la conductividad de electrolitos débiles no aumenta tan rápido como en los electrolitos fuertes.

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Ley de Kohlrausch

Figura N° 1 Es la ecuación de una línea recta si se dibuja lambda vs (M)1/2 con intercepto en el eje vertical que corresponde a la conductividad molar a dilución infinita. El valor de la conductividad molar, cuando M va a cero (dilución infinita), representa la conductividad molar de los iones tan separados que no interaccionan entre sí al migrar hacia los electrodos. La figura, a su vez, muestra electrólitos fuertes que obedecen la ley de Kohlrausch si la solución es diluida. Para electrolitos débiles no obtenemos una recta. El aumento en la conductividad molar de los electrolitos débiles que ocurre al diluir, se debe principalmente a un aumento en el número de iones que resulta cuando se desplaza el equilibrio de disociación hacia la derecha. Las conductividades molares en dilución infinita de varios electrolitos fuertes diferentes, los iones migran independientemente. Esto significa que en dilución infinita la conductividad molar es igual a la suma de las conductividades molares límites del catión y del anión:

DATOS EXPERIMENTALES

Orden de medición 1 2 3 4 5

C (equiv./l)

Solución :CH3COONa Solución: NaCl Solución: HCl Conductancia,S T(°C) Conductancia,S T(°C) Concuctancia,S T(°C)

0.0003125 0.00625 0.0125 0.025 0.05

48 µS 608 µS 1080 µS 2.09 mS 3.09 mS

25.1 24.9 24.4 24.4 24.1

39.5 µS 770 µS 1478 µS 2.82 mS 5.66 mS

24.7 24.8 25 24.8 24.6

53.8 µS 665 µS 1249 µS 2.48 mS 4.83 ms

24.5 24.4 24.5 24.3 24.6

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TRATAMIENTO DE DATOS 1. Calcular la conductancia específica para cada solución acuosa de HCl,NaCl y CH3COONa.ecuasion (1); Representar en forma gráfica la conductancia especifica respecto a la concentración para el HCl,NaCl y CH3COONa.

Conductancia Conductancia Conductancia medida especifica del especifica de (S/cm) agua CH3COONa destilada (S) 48 µS/cm

2.9 µS/cm 45.1 µS/cm

608 µS/cm

2.9 µS/cm 605.1 µS/cm

1080 µS/cm

2.9 µS/cm 1077.1 µS/cm

2.09 mS/cm

2.9 µS/cm

    )    m    c     /    S    µ     (    a    c    i     f    i    c    e    p    s    e    a    i    c    n    a    t    c    u     d    n    c    o    c

CH3COONa 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 0

0.01

2087.1 µS/cm 3.09 mS/cm

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

concentracion (mol/L)

2.9 µS/cm 3087.1 µS/cm

Conductancia Conductancia Conductancia medida especifica del especifica de (S/cm) agua NaCl destilada (S) 39.5 µS

2.9 µS/cm 36.6 µS/cm

770 µS

2.9 µS/cm 767.1 µS/cm

1478 µS

2.9 µS/cm 1475.1 µS/cm

2.82 mS

2.9 µS/cm 2817.1 µS/cm

5.66 mS

    )    m    c     / 6000    S    µ     (    a 5000    c    i     f    i    c 4000    e    p    s    e 3000    a    i    c    n 2000    a    t    c    u 1000     d    n    o 0    c

NaCl

0

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

concentracion (mol/L)

2.9 µS/cm 5657.1 µS/cm

4

CONDUCTANCIA DE LOS ELECTROLITOS

Conductancia Conductancia Conductancia medida especifica del especifica de (S/cm) agua NaCl destilada (S) 53.8 µS

2.9 µS/cm 50.9 µS/cm

665 µS

2.9 µS/cm 662.1 µS/cm

1249 µS

2.9 µS/cm 1246.1 µS/cm

2.48 mS

2.9 µS/cm 2477.1 µS/cm

4.83 ms

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HCl     )    m    c     /    S    µ     (    a    c    i     f    i    c    e    p    s    e    a    i    c    n    a    t    c    u     d    n    o    c

2.9 µS/cm

6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 0

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

concentracion (mol/L)

4827.1 µS/cm 2. Calcular la conductividad equivalente para cada solución acuosa de HCl, NaCl y CH3COONa. ecuación (2):

Conductancia especifica de HCl

Concentración(mol/L)

39.5 µS 770 µS 1478 µS 2.82 mS 5.66 mS

0.0003125 0.00625 0.0125 0.025 0.05

Conductancia especifica de CH3COONa

Concentración(mol/L)

48 µS/cm 608 µS/cm 1080 µS/cm 2.09 mS/cm 3.09 mS/cm

0.0003125 0.00625 0.0125 0.025 0.05

Conductancia especifica de CH3COONa.

Concentración(mol/L)

53.8 µS 665 µS 1249 µS 2.48 mS 4.83 ms

0.0003125 0.00625 0.0125 0.025 0.05

Conductividad especifica (ʎ=1000K/C) en Scm2/mol 11.712 12.2736 11.8008 11.2684 11.3142 Conductividad especifica (ʎ=1000K/C) en Scm2/mol 14.432 9.6816 8.6168 8.3484 6.1742

Conductividad especifica (ʎ=1000K/C) en Scm2/mol 16.288 10.5936 9.9688 9.9084 9.6542

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3. Representar en forma gráfica la conductividad equivalente respecto a la √  para el HCl, NaCl y CH3COONa. Mediante la extrapolación determinar el valor de   para el HCl, NaCl y CH3COONa cuando    (dilución infinita). La grafica de  en funcion de √ , es casi lineal para un electrolito fuerte, use el método de mínimos cuadrados. Para el  : Primera medición

    √       

             Segunda medición

    √       

            Tercera medición

    √       

           Cuarta medición

    √       

           Quinta medición

    √       

          

6

CONDUCTANCIA DE LOS ELECTROLITOS

 √

VS

UNI - FIQT

  del CH3COONa

160 140 120 100        

80

Series1

60

Lineal (Series1)

40 20

y = -296.45x + 132.74

0 0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

√

De la ecuación:

     √  y = -296.45x + 132.74

       Para el : Primera medición

    √       

             Segunda medición

    √       

           

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CONDUCTANCIA DE LOS ELECTROLITOS

UNI - FIQT

Tercera medición

    √       

            Cuarta medición

    √       

            Quinta medición

    √       

           

 √

VS

  del

CH3COONa

124 122 120 118

       

Series1

116 114 112 0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

√

Como los puntos no muestran ninguna tendencia lineal, tomamos solo los 3 puntos del medio ya que son únicos que poseen tendencia lineal.

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CONDUCTANCIA DE LOS ELECTROLITOS

 √

VS

UNI - FIQT

  del CH3COONa

124 122 120 118

       

Series1

116

Lineal (Series1)

114 y = -126.34x + 132.51

112 0

0.05

0.1

0.15

0.2

√

De la ecuación:

     √  y = -126.34x + 132.51

      

Para el : Primera medición

    √       

             Segunda medición

    √       

           

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CONDUCTANCIA DE LOS ELECTROLITOS

UNI - FIQT

Tercera medición

    √       

           Cuarta medición

    √       

           Quinta medición

    √       

            √

VS

  del CH3COONa

180 160 140 120 100         80 60 40 20 0

Series1 Lineal (Series1) y = -284.76x + 146.44

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

√

De la ecuación:

     √  y = -284.76x + 146.44

    

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CONDUCTANCIA DE LOS ELECTROLITOS

4. Puesto que la ecuación (4) es válida para todos los electrolitos, hallar CH3COOH a partir de:

UNI - FIQT

 para el

                           

Para hallar el VALOR TEORICO de   tomaremos los datos de la tabla 11-4 del libro “Fundamentos de Fisicoquímica  , Maron & Prutton ” 

          

|   |     

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DISCUSIÓN DE RESULTADOS

Si comparamos los valores obtenidos, así como las gráficas, podemos ver que la conductividad varía con la concentración de las soluciones. Esta aumenta a medida que la concentración lo hace, ya que incremente también el número de iones por unidad de volumen en la solución. También, se puede observar que la conductividad del HCl es mayor a la de las demás. Esto se debe a que el ión H+ presenta una gran velocidad. Cada ión H + intercambia su protón al azar con las moléculas de agua que lo rodean, y así, logra avanzar más rápido que, por ejemplo, un ión Na +, que está rodeado de moléculas de agua y es más grande y, por tanto, avanza más lento. El buen lavado del instrumento es esencial para evitar que restos de la solución medida en la celda afecten a las siguientes mediciones. Es por esto que se lavó el conductímetro varias veces con agua destilada luego de cada medición y se comprobó que la conductancia del agua esté siempre entre 2.9µS/cm.

CONCLUSIONES

-

Se comprobó que la ley de Kohlrausch (      ) se cumple para soluciones diluidas de electrólitos fuertes, como es el caso del HCl, el NaCl y el CH 3COONa.

-

Además, fue posible determinar la conductividad molar de los mismos de una manera eficiente y fácil, así como también, determinar la conductividad molar de un electrolito débil a dilución infinita.

-

La conductividad equivalente del electrólito débil (acetato de sodio) disminuye rápidamente al aumento de la concentración de la solución pues se disocia más a mayor dilución.

-

La conductividad específica (K) disminuye conforme la concentración disminuye mientras que la conductividad equivalente (lambda) aumenta al disminuir la concentración de la disolución.

-

La mayor conductividad del HCl, con respecto a los otros electrólitos, se debe a la gran velocidad que tienen los H + para transportarse. Esto ocurre por la transferencia de los protones mediante moléculas de agua del medio.

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BIBLIOGRAFÍA 



LEVINE, IRA, Físico-química, tercera edición, Ed. Mc Graw Hill, Madrid, 1994, pág.: 576-590. Conductancia de electrolitos. En: http://www.scribd.com/doc/22810615/LabFiquiII-ConductanciaDeLosElectrolitosB. Búsqueda realizada el día 17 de setiembre del 2010.



CRC HANDBOOK OF CHEMISTRY AND PHYSICS 87th ed. 2006-2007.



“Fundamentos de

Fisicoquímica”, Maron & Prutton, editorial LIMUSA,  pág: 422-

430.

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