Informe Conductimetria-Daniel Arias 174681.pdf

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DETERM DETERM I NACI NAC I ON DE SUL F ATOS ATOS EN UNA SOLU CI ON DE SUL SUL F ATO DE SODI SODI O M E D I A N T E U N A T I T U L A CI C I ON CONDUCTIMETRICA a 

Dani el Esteban Esteban Ar ias Ramir Ramir ez .

1. RESUMEN.

Se preparó una solución de sulfato de sodio, la cual se usó como titulante por efectos de  practicidad en el desarrollo del análisis, luego se prepararon soluciones 0,05 M de Cloruro de  bario y de Nitrato de bario, se calibro el electrodo preparando una solución 8,4X10-3 M, la cual  posee una conductancia de 1000 uS, se realizó el procedimiento por duplicado por cada uno de las soluciones de bario. 2. MARCO TEORICO1,2

Conductimetría

4.

Es la capacidad de una solución para transporta la corriente eléctrica. En las soluciones acuosas los transportadores son los cationes y aniones, por lo cual es más lógico pensar en términos de resistencia. La resistencia se relación con la conductancia S, por una relación inversa simple:

5. 6. 7. 8.

Posición relativa de los electrodos: A mayor distancia entre los electrodos, menor conductividad. Tipo de sustancia Concentración Temperatura: A mayor temperatura mayor movilidad del ion. La carga del ion

S=1/R (1)  Fenómenos y ecuaciones

 Aspectos que afectan las medidas medidas de conductancia

1. Conductancia S:

 Naturaleza de los electrodos: La transferencia de carga se afecta con el material de los electrodos. 2. Área superficial de los electrodos: A mayor área menor polarización, ya que hay mayor transferencia de carga. 3. Forma de los electrodos: Tiene un efecto directo sobre el campo eléctrico que se forma entre los electrodos el cual es el causante del  potencial medido. 1.

S= k A/d (2) k= Conductividad; Conductividad; A=Área del electrodo; d=Distancia entre los electrodos k es la suma de las contribuciones de todas las especies iónicas en la solución, en la que cada contribución de cada ion depende de su concentración de la magnitud de su carga y su movilidad. 2. Movilidad del ion Ui: Velocidad límite del ion en un campo eléctrico de fuerza unitaria

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 

 = Conductividad molar de los iones = Numero de cationes y aniones

 | |   ⃗ 

V= velocidad del ion; ⃗= Fuerza del campo eléctrico; Zi= carga del ion, e carga elemental,  = Viscosidad, r = radio del ion.

3. PROCEDIMIENTO  Preparación de soluciones 

3. Relación entre conductividad y movilidad



   ∑| |   (4)

Preparar soluciones de Na2SO4, BaCl2, Ba(NO3)2 0,05M Solución de NaCl 8,3X10-3M

 Procedimiento de titulación

F= Constante de Faraday; Ci= Concentración del iesimo ion.



4. Conductividad equivalente

  ⁄ (5) 



Ceq= Concentración equivalente del ion, Ceq=C| |.



La conductividad molar de un electrolito debería ser independiente de la concentración si k fuera directamente  proporcional a la concentración del electrolito. Pero la conductividad molar depende de la concentración. La no  proporcionalidad entre el número de iones en una disolución y la concentración del electrolito.







Calibrar el Conductimetría con la solución de cloruro de sodio, teniendo en cuenta que esta solución tendrá una conductancia de 1000 uS. Montar el Na2SO4 en la bureta Tomar 5 ml de la alícuota respectiva y agregar 30 ml de agua des ionizada. Agregar volúmenes 0,5 ml y registrar la conductancia. Lavar y limpiar el electrodo y el reactor muy bien después de cada  procedimiento de titulación. Realizar el procedimiento por duplicado.

 Ley de Kohlraush Los electrolitos fuertes están virtualmente ionizados por completo, por lo cual la concentración de iones en disolución es  proporcional a la concentración del electrolito.

        (6)  Ley de migración independiente de los iones Se demostró que  se puede expresar como una suma de las contribuciones de los iones individuales.

       (7) a

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4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN.

Se realizaron las medidas por duplicados usando la solución de sulfatos como titulante Analito Ba(NO3)2 BaCl2

Volumen de equivalencia (ml)

Concentración (M)

4,769

0,0524

4,772

0,0524

4,349

0,0575

4,344

0,0576

Promedio (ml) 0,0524 0,0575

Tabla 1. Volúmenes de equivalencia y concentraciones para las especies tituladas. Donde se calcularon los valores respectivos de concentración de sulfato para cada especie.

Figura 1. Conductimetrias de cada especie en función del volumen del sulfato de bario agregado.

Figura 2. Curvas de titulación conductimétrica teórica para cada especie.

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Se tiene la conductancia entre muchos factores, dependerá principalmente de la concentración de iones en solución, en un  primer momento los iones en solución para el caso del BaCl2, serán el cloruro y el  bario, los cuales serán los responsables de la conductancia en la solución a medida que se agrega sulfato de sodio, se tiene da la reacción: Ba2+ + SO4-2  = BaSO4  donde se tiene un k de 3,94x104  por lo cual puede considerarse que la reacción esta desplazada a la derecha, entonces en este momento la conductancia estará dada por los iones cloruro, los cuales disminuyen sus conductancia por efectos de dilución ya que se está agregando más volumen, la contribución del sodio será muy baja ya que este estará en concentración muy bajas y teniendo en cuenta que la conductividad de este ion es la más baja contribuirá al aumento de la conductancia muy poco, por último el bario libre en solución disminuirá su concentración por efectos de reacción con el sulfato y por efectos de dilución, este ion es el que posee la conductividad más alta entonces su presencia o ausencia será determinante en la suma total de conductancia. No habrá contribución por  parte del sulfato ya que este al entrar en contacto con el bario producirá el  precipitado insoluble y nunca estará libre en solución. Por lo tanto la conductancia total disminuirá. ION

Conductividad (SL/mmol)

Ba

12,72

NO3

7,15

Na

5,01

SO4

16

Cl

7,64

Tabla 2. Conductividad de las especies en el sistema En el punto de equivalencia se tiene que ya no existe más bario libre en solución, entonces habrá un exceso de sulfato de sodio, el cual se disocia produciendo iones sodio y bario, luego por una mol de sulfato de sodio, se liberan 2 moles de sodio, por lo cual la contribución a la conductancia de este ion será importante aunque su conductividad sea la más baja, la especie que posee la conductividad más alta es el

sulfato que en este punto podrá estar libre en la solución debido a la ausencia de bario  por la tanto su contribución a la conductancia será definitiva, por esta razón después del punto de equivalencia la conductancia empezara a subir. Respecto a la curva teórica de conductividad (figura 2), se calculó teniendo en cuenta la ley de migración independiente de los iones y teniendo en cuenta que todas las sales son electrolitos fuertes, lo cual es muy factible ya que si se tienen en cuenta las reglas empíricas de solubilidad se tiene que todos los nitratos son solubles, todos los cloruros son solubles excepto los de plata, plomo, cobre y mercurio y todos los sulfatos son solubles excepto los de calcio, bario, estroncio,  plomo, plata. Se observa que la conductancia para ambas especies es mayor en las curvas de titulación teórica que en la curvas de titulación experimentales, lo cual  puede ser debido a que los factores que afectan las medidas en la conductividad como: la temperatura, los valores de conductividad tomados para realizar la curva son a 25ºC, esta variable no se tuvo en cuenta en la toma de los datos, esta variable afecta la energía cinética de los iones en solución, lo cual a su vez afecta su movilidad, procesos de transferencia de masa, no son tenidos en cuenta en la curva de titulación teórica. Como es de esperar la curva de titulación teórica del BaCl2  está  por encima de la curva del Ba(NO3)2 el único ion que cambia es el anión, la carga y la cantidad de moles de anión libre es la misma, donde la carga también es la misma,  por lo cual el factor de diferencia será la conductividad es ligeramente mayor en el cloruro que para el nitrato. La conductimetría como técnica de análisis cuantitativo, posee muchas dificultades, ya que en una muestra real la cantidad y variedad de iones en solución es muy alta, entonces la medida no se deberá al analito de interés sino a la suma de la contribución de todos los iones de la muestra, por otro lado la ley de Kohlraush solo se cumple  para electrolitos fuertes, lo cual no siempre  puede obtenerse en una muestra real.

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5. CONCLUSIONES







Las concentraciones de sulfatos fueron de 0,0524 M, 0,0575 M adicionando el sulfato y usando BaNO3 y BaCl2 respectivamente. La conductimetría es una técnica que posee muy pocas aplicaciones desde el punto de vista del análisis cuantitativo. El punto de equivalencia es  pronunciado y por la tanto el cálculo del volumen de equivalencia es muy acertado.

6. BIBLIOGRAFIA (1) Notas de clase análisis químico instrumental Texto Guia Conductimetria (2) P.W. Atkins, J. De

Paula, Fisicoquimica,  8th Edition, O.U.P., 2006. Pag 739

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