Practica 3 Electroquimica (1)

Instituto Politécnico Nacional Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias Extractivas Departamento de Ingeniería Química Industrial

Practica 3: Titulación Conductimétrica

Alumnos: Flores Ramírez Alejandra Chávez Galindo Oscar Salinas Martínez Jennifer

Equipo: 2

Carrera: Ingeniería Química Industrial

Semestre: 7°

Grupo: 3IV73

Contenido Objetivo.............................................................................................................. 3 Objetivos Específicos.......................................................................................... 3 Marco Teórico...................................................................................................... 4 Introduccion..................................................................................................... 4 Titulaciones Conductimétricas.........................................................................5 Desarrollo experimental...................................................................................... 6 Material y equipo............................................................................................. 6 Experimentación.............................................................................................. 6 Tabla de datos experimentales........................................................................... 8 Acido fuerte-Base fuerte.................................................................................. 8 Acido débil-Base fuerte.................................................................................... 9 Cálculos............................................................................................................ 10 Graficas.......................................................................................................... 10 Acido fuerte-Base fuerte................................................................................ 10 Acido débil-Base fuerte.................................................................................. 12 Calculo de “k” y “Δ” para el sistema acido fuerte- base fuerte....................13 Calculo de “k” y “Δ” para el sistema acido débil- base fuerte......................13 Bibliografía........................................................................................................ 13

Objetivo El alumno determinara mediante el método Conductimétrica la concentración de un electrolito por titulación con otra solución de concentración conocida.

Objetivos Específicos 

Construir un gráfico conductancia & volumen

  

Reconocer y localizar el punto de equilibrio en una gráfica Conductimétrica. Calcular el valor de la concentración de una muestra problema utilizando el grafico conductancia & volumen. Calcular la conductancia específica (K) y la equivalente (Δ) de la muestra

Marco Teórico Introducción La conducción de una corriente eléctrica a través de una solución de un electrolito involucra la migración de especies cargadas positivamente hacia el cátodo y especies cargadas negativamente hacia el ánodo. La conductancia de una solución, que es una medida del flujo de corriente que resulta de la aplicación de una fuerza eléctrica dada, depende directamente del número de partículas cargadas que contiene. Todos los iones contribuyen al proceso de conducción, pero la fracción de corriente transportada por cada especie está determinada por su concentración relativa y su movilidad inherente en el medio. La aplicación de las mediciones de conductancia directa al análisis es limitada porque es una propiedad de naturaleza no selectiva. Los usos principales de las mediciones directas han estado confinados al análisis de mezclas binarias de agua-electrolito y a la determinación de la concentración total del electrolito. Esta última medición es particularmente útil como criterio de pureza del agua destilada. Por otra parte, las titulaciones conductimétricas, en las que las mediciones de la conductancia se usan para indicar el punto final de una reacción se puede aplicar a la determinación de una variedad de sustancias. La ventaja principal del punto final conductimétrico es su aplicabilidad a la titulación de soluciones muy diluidas y a sistemas en los que la reacción es relativamente incompleta. Así, por ejemplo, es posible la titulación Conductimétrica de una solución acuosa de fenol (kaq≅10Aunque el cambio de pH en el punto de equivalencia es insuficiente para un punto final potencio métrico o con indicador visual. La técnica tiene sus limitaciones. En particular, se hace menos precisa y menos satisfactoria al aumentar la concentración total de electrolitos. Verdaderamente, el cambio en la conductancia debido al agregado del reactivo titilante puede ser enmascarado considerablemente por altas concentraciones de electrolitos en la solución a titular; en estas circunstancias el método no se puede usar.

Titulaciones Conductimétricas El agregado de un electrolito a una solución de otro electrolito bajo condiciones que no producen un cambio apreciable en el volumen, afectará la conductancia de la solución dependiendo de si ocurren o no reacciones químicas. Si no ocurre una reacción iónica, tal como en el agregado de una sal simple a otra (por ejemplo, agregado de cloruro de potasio a una solución de nitrato de sodio), la conductancia simplemente aumentará. Si ocurre una reacción iónica, la conductancia puede aumentar o disminuir; en efecto, con el agregado de una base a un ácido fuerte, la conductancia decrece debido al reemplazo del ion hidrógeno de alta conductividad por otro catión de conductividad más baja. Este es el principio subyacente en las titulaciones conductimétricas, es decir, la sustitución de iones con cierta conductividad por iones con diferente conductividad. Consideremos cómo cambiará la conductancia de una solución de un electrolito fuerte A+ B- luego del agregado de un reactivo C+ D- , suponiendo que A+ (que es el analito) reacciona con D- del reactivo titulante. Si el producto de la reacción AD es escasamente soluble o escasamente ionizado, la reacción se puede escribir + − + − + − A B + C D ←→ AD + C B 7 En la reacción entre A+ y D -, los iones A+ son reemplazados por C+ durante la titulación. A medida que avanza la titulación, la conductancia aumenta o disminuye dependiendo de si la conductancia de C+ es mayor o menor que la de A+. Durante el progreso de la neutralización, precipitación, etc., se pueden esperar, en general, cambios en la conductividad y ello se puede emplear para determinar el punto final. Una titulación Conductimétrica implica la medición de la conductancia de la muestra luego de sucesivos agregados de reactivo titulante. Se determina el punto final en un gráfico de conductancia o conductancia específica en función del volumen de titulante agregado. Estas curvas de titulación tienen una variedad de formas, dependiendo del sistema químico en investigación. En general, sin embargo, están caracterizadas por porciones de líneas rectas con pendientes diferentes a cada lado del punto de equivalencia.

Desarrollo experimental Material y equipo        

1 Probeta graduada de 50ml 2 Vasos de precipitados de 100ml 1 Bureta graduada de 50ml 1 Papel milimétrico 1Celda de conductividad 1 Conductímetro 1Soporte universal 1 Pinza para bureta

Experimentación 1. Para preparar el conductimetro, efectuar las lecturas de conductancia y conocer como agregar la solución titilante, proceda como lo indique el profesor. 2. Colocar en un vaso con agua destilada la celda de conductividad para calibrarla

3. Medir con la probeta la muestra prevela para su valoración, ahí mismo. 4. Llenar la bureta con la solución titilante de concentración conocida. 5. La celda debe permanecer en la solución que se está valorando durante todo el proceso.

6. Al terminar la titulación volver a introducir la Celda de Conductividad en el vaso con agua destilada previo enjuague con agua destilada, con piseta. 7. Llevar un registro de las lecturas, en ml, de solución titilante.

Tabla de datos experimentales

Acido fuerte-Base fuerte

V de alícuota= 30ml de HCl a 0.1M V de NaOH en ml

Conductancia en 1/Ω

0

4974

0.5

3718

1

2450

1.5

1540

2

1682

2.5

2232

3

2815

3.5

3152

4

3598

4.5

4421

Acido débil-Base fuerte

V de alícuota= 30ml de CH3COOH a 1M

Cálculos

V de NaOH en ml

Conductancia 1/Ω

0

100.9

0.5

393.5

1

863.1

1.5

1466

2

2187

2.5

2657

3

3160

3.5

3638

4

4033

4.5

4469

5

4855

5.5

5236

6

5560

Graficas Acido fuerte-Base fuerte

Grafico Conductancia vs Volumen para: Ácido Fuerte-Base Fuerte 5000 4500 4000 f(x) = - 1105.18x + 4283.94 3500 Curva 1

3000 Conductancia

Linear (Curva 1)

2500

Curva 2

2000

Linear (Curva 2)

1500 f(x) = 192.42x + 466.04

1000 500 0

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 Volumen en ml

Por el método grafico trazando la perpendicular a la intersección sabemos que el punto equivalente en volumen es de 3ml De la ecuación de contenidos

V 1 N 1 =V 2 N 2 Despejando y sustituyendo

V 1 N1 30 ml 0.1 N =N 2= =1 N V2 3 ml

Acido débil-Base fuerte

Gráfica de conductancia vs volumen para: Acido débil – base fuerte 6000 f(x) = 475.92x - 360.76

5000 4000

Conductancia

3000 Linear ()

2000 1000 0

Volumen en ml

Por el método grafico trazando la perpendicular a la intersección sabemos que el punto equivalente en volumen es de 13.5ml De la ecuación de contenidos

V 1 N 1 =V 2 N 2 Despejando y sustituyendo

V 1 N1 30 ml∗1 N =N 2= =2.22 N V2 13.5 ml

Calculo de “k” fuerte

k=

K cte . de celda K = = =K∗C=0.1 Ω−1∗1050 cm−1=105 Ω−1 cm−1 R Resistencia 1 C

Ω=

1000∗k 1000∗105 Ω−1 cm−1 = =105,000 Ω−1 cm−1 g eqv−1 N 1N

Calculo de “k” fuerte

k=

y “Δ” para el sistema acido fuerte- base

y “Δ” para el sistema acido débil- base

K cte . de celda K = = =K∗C=0.1 Ω−1∗3350 cm−1=335 Ω−1 cm−1 R Resistencia 1 C −1

Ω=

−1

1000∗k 1000∗335 Ω cm = =152,272 Ω−1 cm−1 g eqv−1 N 2.2 N

Bibliografía http://materias.fi.uba.ar/6305/download/Titulaciones %20Conductimetricas.pdf

OSCAR CHÁVEZ GALINDO

OBSERVACIONES:

De acuerdo a lo experimentado pudimos constatar que si se está trabajando con un sistema Acido Débil-Base Fuerte al ir aumentado el volumen de ácido gastado de la base la conductancia es de forma creciente sin embargo en la gráfica se puede apreciar muy nítidamente el cambio donde se lleva a cabo el punto de equivalencia en la reacción. Por otro lado cuando se trabajó con el Ácido Fuerte - Base Fuerte, al ir aumentado el volumen gastado del hidróxido de sodio la gráfica marco claramente un decremento en la conductancia, para posteriormente pasar al punto de equilibrio y finalmente aumentar la conductancia y de esta manera marcar claramente en la gráfica el comportamiento de un ácido fuerte y una base fuerte.

CONCLUSIÓN: Con base en los resultados experimentales podemos concluir que en un sistema de Acido Fuerte- Base Fuerte el comportamiento del incremento de la conductancia se debe a la movilidad de los iones hidronio, mientras que el decremento de la conductancia es trabajo de los iones oxidrilo para poder formar los enlaces con la molécula de agua. Mientas que en el momento que la gráfica llega a su punto mínimo en el recorrido de la titulación es gracias a la presencia del catión y anión que formaron el ácido y las bases iniciales indicando así, muy marcado el punto de equivalencia Comprendiendo así que la conductancia iónica equivalente es una medida de la movilidad de un ion bajo la influencia de un campo de fuerzas eléctricas, y es por lo tanto, una medida de su capacidad de transporte de corriente.

Jennifer Salinas Martínez. CONCLUSIÓN: La conductividad es la capacidad de una substancia o material para conducir corriente eléctrica, se dice que la conductividad es la inversa de la resistencia y la unidad de la conductancia es el Siemns (s). La conductividad equivalente de una solución de un electrolito es la conductancia de un volumen de esta solución que contiene un equivalente-gramo del electrolito. La conductividad eléctrica se define como la capacidad que tienen las sales inorgánicas en solución (electrolitos) para conducir la corriente eléctrica y la conductividad especifica de una solución de un electrólito, es la cantidad de corriente que pasa a través de la misma en 1 segundo cuando la diferencia de potencial de la corriente es 1 Volta. La cantidad de conductividad se puede medir usando un medidor de conductividad. Finalmente, realizar mediciones de la conductividad es usado en control de calidad de aguas, soluciones, formulaciones, procesamiento de alimentos, cosméticos, entre otros; además su novedoso diseño combina la posibilidad de medición en Siemens por centímetro o Siemens por metro, sólidos totales (STD), Modo de cenizas y temperatura de una muestra. Observaciones Realizar esta investigación, me permitió comprender mejor los conceptos que aplicamos y el laboratorio, y con esto se complementa realizado en la práctica, ya que entiendo por qué se comportó así el sistema y los fenómenos que están ocurriendo internamente, el estudio de la conductividad en soluciones, tiene muchas aplicaciones importantes en la industria.

Flores Ramírez Alejandra

Conclusión: A través de la titulación de conductimetría se pudo determinar la concentración de un electrolito con otra solución conocida. Un diagrama de conductancia- volumen se construye a partir de datos experimentales de estas dos variables una dependiente de la otra, para este caso la conductancia es función de la concentración; para ambos sistemas existe un punto de equilibrio que no es más que el punto en donde la pendiente de la función invierte su pendiente (para el caso del sistema ácido fuerte-base fuerte) y solo modifica su valor para el sistema (ácido débil-base fuerte). El punto de equilibrio se determinó gráficamente para nuestros experimentos, y también se obtuvo la conductancia específica y la equivalente del sistema, la primera de estas relaciona la conductancia con la constante de celda y la ultima la constante de celda, la conductancia y los gramos equivalentes del sistema.