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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE MEXICO FACULTAD DE ESTUDIOS SUPUERIORES CUAUTITLAN CAMPO UNO

REPORTE DE PRÁCTICA 3: “CONDUCTIVIDAD DE ELECTROLITOS”

Laboratorio de Fisicoquímica IV Carrera: Química Grupo:2551A Equipo 3:

Lara Martínez Lázaro de Jesús Rivera Olvera Ulises Sánchez Molina Octavio Velazco Elizalde Itzayana Guadalupe

Profesora: Graciela Martínez Cruz .

Marco teorico Se llama electrolito a la sustancia que en disolución acuosa produce iones. Como los iones son partículas cargadas, cuando se mueven en la disolución conducen la corr iente eléctrica. Una corriente eléctrica implica siempre un movimiento de carga. Electrolito fuerte (NaCl, HCl, MgSO4), débil (NH3, CH3COOH). La unidad SI de conductividad es el siemens por metro (S/m). Las medidas de conductividad se utilizan de forma rutinaria en muchas aplicaciones industriales y medioambientales como un modo rápido, barato y fiable de medir el contenido iónico en una solución. Por ejemplo, la medida de la conductividad del producto es un modo típico de supervisar instantánea y continuamente la tendencia del funcionamiento de los sistemas de purificación del agua. En muchos casos, la conductividad está directamente vinculada a la cantidad de  sólidos totales disueltos (TDS). El agua desionizada de alta calidad tiene una conductividad de 5,5 μS/m, el agua potable típica en el rango de 5-50 mS/m, mientras que el agua de mar cerca de 5 S/m (es decir, la conductividad del agua de mar es un millón de veces mayor que el agua desionizada). La conductividad se determina habitualmente midiendo la  resistencia AC de una solución entre dos  electrodos. Las soluciones diluidas siguen las  leyes de Kohlrausch de la dependencia de la concentración y la aditividad de las concentraciones iónicas . Onsager dio una explicación teórica de la ley de Kohlrausch por extensión de la ecuación de  Debye – Hückel. OBJETIVOS • Deducir con base a mediciones experimentales el comportamiento de la conductividad

específica y de la conductividad molar como función de la concentración, para diferentes tipos de electrolitos. • Estimar el valor de la conductividad de la solución a dilución infinita Λ 0 para electrolitos

fuertes y débiles. RESULTADOS EXPERIMENTALES

 ÁCIDO ACÉTICO / 

Concentración (mol/L)

 CLORURO DE SODIO / 

0.001

47.6

60.1

0.005

101.5

102.5

0.01

140.7

249

0.05

372

738.2

0.1

528

1481.3

Analisis de resultados 1. A partir de los datos de la tabla de resultados trace las siguientes gráficas, para cada electrolito: a) κ contra c

Ácido acético      S    c    i     f    i    c    s    i    v    i    t    c

C (mol/L

Cloruro de sodio      i     f    i

   i    i    t

Concentración (mol/L)

b) Λ contra 1 ⁄C

Λm ácido acético

     Λ

1C

Λm cloruro de sodio

    m      Λ

1/C

c) Λm contra √

 Ácido acético

    m

      Λ

√

Cloruro de sodio

    m

      Λ

√

2. Explique la diferencia entre las gráficas de Λ contra √C de los dos electrolitos. De acuerdo a los resultados y al graficar podemos observar en las graficas que la conductividad molar depende de la concentración de los electrolitos, en el caso del ácido acético experimenta valores máximos de conductividad cuando la concentración es muy baja pero aumentando la concentración la conductividad disminuye rápidamente. Por lo que en el electrolito fuerte en este caso el cloruro de sodio este si va disminuyendo cuando aumenta la concentración pero de manera lenta en comparación con el acido acético.

3. Utilizando la gráfica de Λ contra √C para el cloruro de sodio obtenga la

conductividad molar límite y discuta por qué no es posible obtener la conductividad molar límite del ácido acético por el mismo procedimiento. Usando la Ley de Kohlrausch para electrolitos fuertes:

y= b+mx y= 99.237 – 41.747X b= Λ°m NaCl =41.747 [S cm 2/ mol]= 0.00417 [Sm 2/ mol]

Un electrolito débil es aquel que no está totalmente disociado. Para los electrolitos débi les, Λm no muestra una relación lineal con √C, ya que a medida que cambia la concentración inicial de electrolito también varía la cantidad en que se disocia en sus iones. De este modo, para un electrolito débil no es posible calcular el valor de Λ om por extrapolación para c=0 utilizando la expresión de Kohlrausch.

4. Plantee una forma de obtener la conductividad molar límite para electrolitos débiles y determine la del ácido acético.

Para obtener la conductividad molar límite de un electrolito débil como el ácido acético es necesario conocer la conductividad molar en cada concentración que se tenga de ese electrolito débil, posteriormente se grafica en el eje de las X la conductividad molar multiplicada por la concentración y en el eje de las Y la inversa de la conductividad molar.

Conductividad molar limite

    m      Λ      /      1

Λc

El ácido acético tiene una conductividad molar límite de: ′ =  476.1905 Scm 2 /mol

5. Discuta el comportamiento de las soluciones estudiadas con base en los postulados de la teoría de Arrhenius y los de la teoría de Debye-Hückel. Esto es el caso de la teoría de Arrhenius que nos dice que la conductividad depende de la concentración de los iones y solo es para casos de soluciones muy diluidas, y no se refieren a electrolitos fuertes y no considera las interacciones de los iones, en cambio Debye-Hückel, considera a los electrolitos fuertes y sus interacciones con una atmósfera iónica diciendo que disminuyen su conductividad cuando las soluciones son muy concentradas, esto fue lo que sucedió ya que se observó como a soluciones diluidas la conductividad específica si varía en función de la concentración aumentando esta conforma aumenta la concentración pero si vemos la conductividad molar esta disminuye conforme aumenta la concentración debido a la teoría de Debye-Hückel, que considera interacciones iónicas .

Debye-Hückel. En el caso de la conductividad molar nos permite la comparación de dos sustancias en cuanto a su conductividad ya que es por mol y no por volumen, por lo tanto se puede observar como es el comportamiento de los electrolitos débiles y los electrolitos fuertes, los primeros mencionados tienen un máximo en la conductividad cuando la solución está muy diluida ya que las interacciones iónicas son menos y además el electrolito tenemos que recordar que no esta totalmente ionizado, y conforme aumenta la concentración este tiene un rápido descenso en la conductividad ya que además de los iones que si se ionizan existe la parte no ionizada , formando pares iónicos por lo que la movilidad se reduce. En el caso de los electrolitos fuertes como el NaCl este tiene un descenso lento en la conductividad conforma aumenta la concentración ya que desde un principio el electrolito se disocia completamente y conforma aumenta la concentración también disminuye pero en menor grado.

CONCLUSIONES: De acuerdos a los objetivos planteados donde uno de ellos nos dice: con base a mediciones experimentales el comportamiento de la conductividad específica y de la conductividad molar como función de la concentración, para diferentes tipos de electrolitos, en este caso el ácido acético y cloruro de sodio se logro dicho obejetivo ya que se pudo observar con claridad el comportamiento de las conductividades especifica y malar en base a cada tipo de electrolito. Otro objetivo que se planteo fue estimar el valor de la conductividad de la solución a dilución infinita Λ 0 para electrolitos fuertes y débiles, en donde swe obtuvo un resultado favorable al determinar las conductividades limite del acido acetico y cloruro de sodio,además que se pudo observar como la teoría de Debye-Hückel concuerda con el comportamiento que describieron y se demostró experimentalmente. Al igual que la teoría de Arrhenius sobre los electrolitos débiles.

Bibligrafía Levine, Iran N. Fisicoquímica. Vol. 2. 5a. ed. McGraw-Hill,2004 Pérez, N. Electrochemistry and Corrosion Science. 1a Ed. Kluwer, Boston,2004 Robins, J. Iones en solución: Introducción a la electroquímica, Ed. El manual moderno. México,1978