PARTE A-Practica 05-Herrera Ayapan, Pablo David-AQII

 

  FACULTAD DE INGENIERÍA Departamento: Ingeniería Química Materia: Análisis Químico II Laboratorio Docente: Ing. Jeannette Barrios Z.  

Pablo David Herrera Ayapan 1034919

Nombre carné y Unidad:

I

Tema:

Conductimetría

 Ac titivi vida dad: d:

Prelaboratorio

Investigación o caso:

Fecha:

14 de abril de 2021

Determinación de la concentración micelar crítica (CMC) de un detergente utilizando un método conductimétrico.

ÍNDICE  I. INTRODUCCI INTRODUCCIÓN ÓN................................................ ................................................................................................... ................................................... i II. FUNDAMENTOS TEÓRICOS .............................................................................. ............................................. ................................. 1 2.1 CONDUCTIMÉTR CONDUCTIMÉTRIA IA ..................................................... ............................................................................................. ........................................ 1 2.2 RESISTIVIDAD ..................................................................................................... ................................................... .................................................. 1 2.3 RESISTENCIA .................................................... ...................................................................................................... .................................................. 1 2.4 VOLTAJE ....................................................................................................... ................................................... ........................................................... ....... 1 2.5 CORRIENTE .................................................................................................. .............................................. ........................................................... ....... 1 2.6 CONDUCTANCIA ............................................... ................................................................................................. .................................................. 1 2.7 LEY DE OHM...................................................... ........................................................................................................ .................................................. 2 2.8 PUENTES DE WHEATSONE ............................................. .............................................................................. ................................. 2 2.9 CELDAS CONDUCTIMETRICA CONDUCTIMETRICAS S ................................................ ........................................................................ ........................ 2 2.10 CONDUCTIMETRO ................................................................................................ 2 2.11 AGUA DE CONDU CONDUCTIVIDAD CTIVIDAD ................................................ ................................................................................. ................................. 2 2.12 COLOIDES ................................................... ....................................................................................................... ........................................................... ....... 3 2.13 CONCENTRACION MICELAR CRITICA ............................................................... 3 III. OBJETIVOS ............................................... ................................................................................................... ........................................................... ....... 4 IV. METODOLOGÍA ................................................. ................................................................................................... .................................................. 5 V. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS..................................................................... 7 6.1 Preguntas. ................................................. ..................................................................................................... ........................................................... ....... 9 6.2 Tablas de propiedades ................................................. ......................................................................................... ........................................ 9 6.3 REACCIÓNES .................................................... .................................................................................................... ................................................ 10 6.4 DIAGRAMA DE EQUIPO .................................................... ................................................................................... ............................... 10 6.5 Cálculos ............................................ ................................................................................................ .................................................................. .............. 11 6.6 Tablas de la practica .......................................................................................... .................................................... ...................................... 11

 

 

I.

INTRODUCCIÓN

En la práctica de laboratorio no. 05 que se llevará el miércoles 14 de abril de 2021, titulada “Conductimetría. Determinación de la concentración micelar crítica (CMC) de un detergente utilizando un método conductimétrico” El procedimiento a realizar tendrá como objetivo general: Determinar la concentración micelar critica de un detergente mediante conductimetría. Y como objetivos específicos: “Familiarizarse con la técnica de conductimetría y el uso del conductímetro ” y “Utilizar un método conductimétrico de análisis para determinar la concentración micelar crítica de un detergente ”. La conductimetría es un método analítico que utiliza la conducción eléctrica de los iones presentes en una muestra para determinar su concentración. Esta técnica depende de los factores que afectan la conductividad de las sustancias como la temperatura, por ello es importante tener controlado el sistema en el cual se realice la medición para evitar los errores. Previo a comenzar el experimento se calibrará el cconductíme onductímetro tro encendiendo el equipo y limpiando el sensor con agua limpia, este se sumergirá en el estándar primerio y se presionará el botón CAL, una vez el desplaye se estabilice se presionará el botón Mode Ent, este procedimiento se repetirá con los diferentes diferen tes estándares a utilizar. utilizar . Luego se hervirá una determinada cantidad de agua desionizada para la preparación de soluciones, se preparará un estándar primario de KCl, el cual se diluirá en distintas concentracion concentraciones. es. Luego se preparará una solución de dodecil sulfato la cual se agitará levemente. Se medirá la conductividad y temperatura de la solución y luego se le agregará agua de conductividad, este procedimiento se repetirá reiteradas veces hasta llegar a determinado volumen. .

I

 

 

II.

FUNDAMENTOS TEÓRICOS

2.1 CONDUCTIMÉTRIA La conductimetría es una técnica analítica que se basa en la conducción eléctrica de los iones presentes en una solución. Esta es utilizada para determinar la concentración de un analito en una muestra, después del pH la conductividad electrolítica es la magnitud mas relevante en los procesos químicos. La conductividad eléctrica depende en gran medida de ciertos factores como la temperatura por lo que se deben realizar en un sistema controlado. (Universidad de Buenos Aires., 2019) (Hernández. C., 2012.) 2.2 RESISTIVIDAD Esta es una propiedad intrínseca de los materiales que se opone al flujo de electrones, esta característica depende de la estructura y temperatura del material. La resistividad de una sustancia es la razón entre las magnitudes del campo magnético y la densidad de corriente, siendo que, a mayor resistividad, mayor campo magnético es necesario para una determinada densidad de corriente (Sears & Zemnasky, 2013, p. 823) 2.3 RESISTENCIA Esta es depende una propiedad los materiales de oponerse flujo de electrones a través mismo, de la de resistividad del material y su algeometría. La resistencia de del un conductor de sección transversal uniforme es directamente proporcional a la longitud y resistividad del objeto e inversamente proporcional al área de la sección transversal. (Sears & Zemnasky, 2013, p. 825) 2.4 VOLTAJE Esta es una magnitud física con la que se mide la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos, para su determinación se utiliza un voltímetro. El potencial eléctrico se define como la energía potencial por unidad de carga asociada con una carga de prueba con respecto a un punto dado. (Sears & Zemnasky, 2013, p. 726) 2.5 CORRIENTE La corriente eléctrica es el movimiento de la carga de un lugar a otro y se define como carga por unidad de tiempo cuya unidad es el amperio, si la carga cambia según el tiempo la corriente también lo hará, fenómeno conocido como corriente instantánea. (Sears & Zemnasky, 2013, p. 820) 2.6 CONDUCTANCIA La conductancia es una medida de corriente que resulta de aplicar una fuerza eléctrica y depende directamente del número de partículas cargadas en una solución y es la magnitud inversa a la resistencia cuya unidad son los Siemens. (Gómez. C, 2010.)

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2.7 LEY DE OHM Esta ley establece que la relación de la densidad de corriente y el campo eléctrico es una constante independiente al campo eléctrico que produce dicha corriente. Esta ley es una relación empírica empír ica que no es valida para todos los materiales, si no únicamente para aquellos conocidos como óhmicos (Sears & Zemnasky, 2013, p. 824) 2.8 PUENTES DE WHEATSONE Estos son circuitos diseñados para determinar la resistencia de un componente y son utilizados para la obtención de mediciones sumamente precisos en los que un óhmetro no sea capaz de medirlas. Estos están conformados por cuatro resistencias conectadas de una forma cuadrangular en donde uno de los resistores posee un valor desconocido. Los puentes de wheatsone son utilizados para medidas de comparación o de deflexión. (Coyoy, D., 2011) 2.9 CELDAS CONDUCTIMETRICAS La mayoría de las celdas c eldas están formadas por dos electrones electrones en puntos fijos a una columna de vidrio, poseen una campana que evita cambios en la geometría de la misma. Las láminas de Pt son cubiertas por una fina capa de Pt dividido evitando así polarizaciones y la corrosión. Las celdas que poseen una constante de alrededor de 1 cm-1 son de electrodos pequeños y especiados, mientras que las que poseen una constante de 0.1 cm-1 Poseen grandes electrodos con poco espacio. La constante de la celda es una configuración física de cada celda, y el valor de conductancia medido debe de ser multiplicado por dicha constante para obtener la conductividad. (Gómez. C, 2010) 2.10 CONDUCTIMETRO Este es un equipo principalmente utilizado para determinar la conductividad, el pH y el oxígeno del agua. Mide la conductancia y actividad de forma rápida. Por lo general estos equipos tiene la capacidad de compensar los cambios producidos por la temperatura. La conductividad medida generalmente se reporta en mS/cm. (Gómez. C, 2010) 2.11 AGUA DE CONDUCTIVIDAD El agua por si sola es una sustancia poco conductora de electricidad, sin embargo, tiene la capacidad de disociar diversos iones en si misma lo que la convierte en un relativamente buen conductor. La conductividad del agua aumenta a medida que los iones disueltos en ella aumentan también, además el agua tiene la propiedad de autoionizarse generando iones hidronio e hidroxilo, sin embargo, esta propiedad es generalmente despreciable en mediciones debido a su baja conductividad. conducti vidad. Se conoce como agua de conductividad al agua desionizada y desmineralizada de tal forma que no conduzca la electricidad, esta es útil para conservar equipos utilizados en la medición de conductancia de una sustancia. (Suarez. D., 2006)

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2.12 COLOIDES Estas son sustancias de alto peso molecular que permanecen intravascular que producen una expansión de volumen mejor que los cristaloides isotónicos. iso tónicos. Estos pueden ser naturales o artificiales. Se define como coloide ideal a aquel que está libre de antígenos o propiedades alérgicas. Por otra parte, se define a los coloides micelares como los que exhiben propiedades de solubilidad que pueden determinarse mediante conductimetría. Los coloides lipofílicos son los que tienen una afinidad con el medio en el que estén suspendidos suspendidos y son fáciles de reconstruir contrariamente a los coloides liofobos.

(Lozano. A., 2005)

2.13 CONCENTRACION MICELAR CRITICA La concentración micelar critica es un rango de concentración que llega a ser alto si el surfactante en cuestión se trata de una mezcla conformada por especies con notables diferencias entre sí. Esta hace alusión a la zona en la que aparecen las primeras micelas en la mezcla, las micelas son estructuras moleculares agrupadas de forma específica la cuales se pueden detectar mediante la variación de la tensión superficial del liquido o bien de la conductivid conductividad ad electrolítica del mismo. (Salager, J., 1993)

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III.

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL   Determinar la concentración micelar critica de un detergente mediante conductimetría.

•

  Familiari Familiarizarse zarse con la técnica dde e conductimetría y el uso del conductímetro. OBJETIVOS ESPECÍFICOS •

  Utilizar un método conductimétri conductimétrico co de análisis para determinar la concentració concentración n micelar crítica de un detergente.

•

4

 

 

IV.

METODOLOGÍA

Diagrama 1: Preparación del agua de conductividad.

Fuente: Manual de Laboratorio de Análisis Químico II, 2020. Diagrama 2: Calibración del sistema conductimétrico.

Fuente: Manual de Laboratorio de Análisis Químico II, 2020.

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Diagrama 3: Preparación de la muestra.

Fuente: Fuente: Manual de Laboratorio de Análisis Químico II, 2020. Diagrama 4: Tratamiento de residuos.

Fuente: Manual de Laboratorio de Análisis Químico II, 2020.

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V.

REFERENCIAS REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS BIB LIOGRÁFICAS

LIBROS 1. Ríos. M, Mon Montoya. toya. R. & A Arias. rias. L (2020) Manu Manual al de Laboratori Laboratorio o de Análisis Químico II. Universidad Rafael Landívar. Guatemala. 2. Gadea. E. & G Guardino. uardino. X.Instituto (2019).Nacional Eliminación de residuos en elenlaboratorio: Procedimientos generales. de seguridad e higiene el trabajo. España. 3. Sears & Zemansky (2013). Física universitaria con física moderna (Vol. 2) (13 ed.) México. Pearson Education Editorial.

E-GRAFIAS 1. Bautita, M. ((2017). 2017). Diseño y constr construcción ucción de un ref refractómetro ractómetro de fibr fibra a óptica con alta repetibilidad para control de calidad de líquido. Recuperado de Centro de investigaciones en óptica: https://cio.repositorioinstitucional.mx/jspui/bitstream/1002/373/1/17285.pdf 2. Coyoy, D., (2011). DISEÑO DE UN LABORATORIO VIRTUAL, UTILIZANDO LABVIEW PARA EL CURSO DE INSTRUMENTACIÓN ELÉCTRICA (SENSORES RESISTIVOS Y PUENTES DC). Recuperado de USAC: http://biblioteca.usac.edu.gt/tesis/08/08_0774_EA.pdf 3. Eutech Instruments. (2010) INSTRUCTION MANUAL MULTI-PARAMETER MULTI-PA RAMETER TESTR 35 SERIES. Recuperado de: http://www.4oakton.com/SellSheets/35425-00,-05,10.pdf 4. Gómez. C. (2009). Conductividad de las disoluciones electrol electrolíticas. íticas. Universidad de valencia. Recuperado de: http://ocw.uv.es/ciencias/11/teo_conductividad_nuevo.pdf 5. Hernández. C. (2012) Conductimetría Conductimetría.. Recuperado de: https://es.scribd.com/doc/99646255/Conductimetria# 6. Lozano. A. (2005) Coloides. FCCM. Recuperado de: http://www.scielo.org.co/pdf/rca/v33n2/v33n2a07.pdf 7. Mettler Toledo (2014). Guía para la medición de la conductividad. Recuperado de: https://www.mt.com/dam/LabDiv/guides-glen/ph-conductivityguide/pH_Conductivity_Guide_es.pdf 8. Merck. (2006). Ficha de datos de seguridad de Potasio cloruro cloruro.. Obtenido de Merck: https://www.merckmillipore.com/GT/es/product/msds/MDA_CHEM104936?Origin=PDP 9. Merck. (2020). Ficha de datos de seguridad de Dodecilo sulfato. O Obtenido btenido de Merck: https://www.merckmillipore.com/GT/es/product/msds/MDA_CHEM112533?Origin=PDP 10. Salager, JJ.,., (1993). Surfactantes en solució soluciónn acuosa. R Recuperado ecuperado de ULA: http://www.firp.ula.ve/archivos/cuadernos/S201A.pdf 11. Suarez. D. (20066. Conductividad eléctrica por el método electrométrico en aguas. Recuperado de: http://www.ideam.gov.co/documents/14691/38155/Conductividad+El%C3%A9ctric a.pdf/f25e2275-39b2-4381-8a35-97c23d7e8af4 12. Universidad de B Buenos uenos Aires (2019). Conductimetrí Conductimetría. a. Recuperado de: http://materias.fi.uba.ar/6305/download/Titulaciones%20Conductimetricas.pdf 7

 

 

13. Universidad N Nacional acional de Ingeniería (2015). Determi Determinación nación de la conductiv conductividad idad térmica para liquido y gases. Recuperado de: https://es.slideshare.net/michael1220/calculo-de-la-conductividad-termica-liquidoy-gases

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VI.  A  ANEXOS NEXOS 6.1

Preguntas.

1. Indique si e ess nece necesario sario hacer correccion correcciones es a las conduct ancias de las solucion solu ciones es medidas de debido bido a la conduct ancia del a agua gua utilizada.  La conductividad del agua es producida por los iones disueltas en ella y su capacidad de auto ionizarse por lo que genera iones hidronio o hidróxido. Regularmente el agua no produce estos iones por lo que la autoionización del agua por lo general es despreciable. Sin embargo, si se toma en cuenta en las mediciones de agua pura. (Mettler Toledo, 2014)  2. Prese Presente nte un esquema de la celda de conduc tividad utili utiliza zada da y seña señale le sus características. 

Fuente: Universidad Nacional de ingeniería, 2015 La celda de conductividad contiene dos electrodos llamados polos a los cuales se les aplica tención. El sensor es la celda y el cuerpo aislante que los mantiene unidos. El medidor cuantifica la corriente que fluye y calcula la conductividad, esta medida dependerá de la geometría de la celda. (Mettler Toledo, 2014)

6.2

Tablas de propiedades

TABLA NO.1. PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS Nombre de la sustancia Agua de conductividad   conductividad Dodecilsufato de Sodio Cloruro de potasio

Fórmula Química

Masa Molar (g/mol)

H2O

18.02 g/mol

NaC12H25S O4  KCl 

288.38 g/mol 75.551 g/mol

 Apari  Ap arienc enc ia Liquido incoloro e inodoro Polvo blanco inodoro Solido cristalino blanco inodoro

Densidad (g/mL) 1 g/ml a 4 oC 1 g/mL a 20°C 1.987 g/ml a 25 ºC

Punto de Fusión (oC) 0 oC

Punto de Ebullición (o C)

205 °C

Se inflama

772 °C

1500 oC

100 oC

Solubilidad Soluble en toda proporción 130 g/L a 20 oC en agua 2.81 g/ml a 20 oC en agua

Fuente: (Gadea. E. & Guardino. X. 2019) (Merck, 2020) (Merck, 2006).

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TABLA NO.2. TOXICIDADES, ANTÍDOTOS Y FORMAS DE DESECHO Nombre de la sustancia Agua de conductivida d 

Dosis letal 8.1L vía oral en humanos 977mg/kg vía oral en ratas

Dodecilsufat o de Sodio

2430 mg/kg vía oral en Cloruro de potasio

ratas

Toxicidades

Antídoto

Puede causar dolores estomacales Causa irritación ocular y enrojecimiento, al contacto con la piel causa irritación, tras la ingesta causa vómitos y tras la respiración irrita el tracto respiratorio y produce insuficiencia respiratoria. Causa irritación ocular y enrojecimiento,

Tomar una dosis pequeña de diurético

allacontacto con piel causa irritación, tras la ingesta causa vómitos y tras la respiración irrita el tracto respiratorio.

Sí Símbolo mbolo s de peligrosidad -----------

Formas de Desecho Verter en el drenaje

Al contacto con los ojos, lavar con abundante agua, al contacto con la piel quitar la ropa y aclarar. Tras la inhalación tomar aire fresco, tras la ingesta beber agua, no más de dos vasos. Acudir a un médico.

Añadir un exceso de Na2CO3 y agua dejar en reposo y neutralizar con HCl y verter al desagüe.

Al contacto con los ojos, lavar con abundante agua, al

Añadir un exceso de Na2CO3 y agua dejar en reposo y

contacto la piel quitar lacon ropa y aclarar. Tras la inhalación tomar aire fresco, tras la ingesta beber agua, no más de dos vasos. Acudir a un médico.

con HCl   yneutralizar verter al desagüe.

Fuente: (Gadea. E. & Guardino. X. 2019) (Merck, 2020) (Merck, 2006).

6.3

REACCIÓNES

6.4

DIAGRAMA DE EQUIPO

N/A 

FIGURA NO 1. Multi-parameter testr 35 series

Fuente: Eutech Instruments, 2010

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CONSIDERACIONES DEL SISTEMA El equipo debe ser calibrado previo a su utilización. Las mediciones realizadas deben estar a 25 oC. 6.5 Cálculos Normalidad        −       

=  

6.6 Tablas de la practic practicaa TABLA NO.3. de conductividad de soluciones de KCl a 25 oC

Fuente: (Williams and Seibold, 2013)

TABLA NO.4. Disoluciones de KCl

Fuente: (Manual de Laboratorio Análisis químico cuantitat cuantitativo ivo URL, 2021)

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