lab. fisicoquimica ii conductancia
Post on 08-Jan-2016
22 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
CONDUCTANCIA DE LOS ELECTROLITOS
CONDUCTANCIA DE LOS ELECTROLITOS
ido
INDICE
1. Objetivos.. 3
2. Fundamento Terico 3
3. Datos. 6
3.1. Datos Experimentales.. 6 3.2. Datos Bibliogrficos.. 7
4. Tratamientos de Datos8
5. Discusin de Resultados .. 13
6. Conclusiones.... 14
7. Bibliografa.... 14
CONDUCTANCIA DE LOS ELECTROLITOS 1. OBJETIVOS: Determinar la conductividad equivalente de los electrolitos a diferentes concentraciones. Determinar las conductividades equivalentes de los electrolitos a dilucin infinita.2. FUNDAMENTO TEORICO:2.1.CONDUCTANCIA ELECTROLITICA
Se denominan conductores de primera especie o electrnicosa los metales slidos o fundidos yciertas sales slidas (sulfuro cprico, sulfuro de cadmio) que conducen la corriente elctrica sinexperimentar alteracin alguna. En estas sustancias, la conduccin tiene lugar por emigracindirecta de los electrones a travs del conductor bajo la influencia de un potencial aplicado. Aqu, lostomos o iones que componen el conductor, permanecen en sus lugares.Los conductores de segunda especie o electrolticosson los que experimentan transformacinqumica al paso de la corriente elctrica como las soluciones de electrolitos fuertes y dbiles, salesfundidas y tambin algunas sales slidas como el cloruro de sodio y el nitrato de plata. Latransferencia electrnica tiene lugar por migracin inica. Esta migracin involucra no slo unatransferencia de electricidad sino tambin el transporte de materia de una parte a otra del conductor.Adems, el flujo de corriente en los conductores electrolticos va siempre acompaado de cambiosqumicos en los electrodos que son muy caractersticos y especficos de las sustancias quecomponen el conductor y los electrodos.
2.2.CONDUCTANCIA (L)
La ley de Ohm establece que la corriente i que fluye en un conductor es directamente proporcional a la fuerza electromotriz aplicada E, e inversamente proporcional a la resistencia: i = E/R La conductancia L de una solucin es la inversa de la resistencia elctrica y tiene unidades de ohm -1(W-1) o siemens [S]. Es decir, L = 1/R.
2.3.CONDUCTIVIDAD ESPECFICA (K)
La conductividad especfica es la conductividad de 1cm3 de solucin entre electrodos de 1cm2 de rea que se encuentran distanciados 1cm.
2.4.CONDUCTIVIDAD EQUIVALENTE (
La conductancia equivalente se define como la conductancia de un equivalente electroqumico de soluto. No se especifica ni el volumen de la solucin ni el rea de los electrodos; estos varan para satisfacer las condiciones de la definicin. Por ejemplo, una solucin 1,0 N (1,0equivalentes por litro) requerir electrodos con areas de 1000cm2; una solucin 0,1N necesitara 10.000cm2 de electrodos debido a la dificultad experimental asociada con el uso de tales electrodosrelativamente grandes, la conductancia equivalente no se obtiene de medicionesdirectas. En cambio, se determina indirectamente a partir de datos de conductancia especfica.Para deducir la relacin entre la conductancia equivalente ( la conductanciaespecifica k y la concentracin N, partimos de la definicin de N.
Se define la Normalidad (N) como el nmero de equivalentes electroqumicos por litrode solucin, es decir:
(1)
V es el volumen de de solucin en cm3 contenida entre los electrodos y, por lotanto, puede expresarse en trminos de las dimensiones de la celda como:
.... (2)
Remplazo V (cm3) en la ecuacion (1) y despejando A (cm2)
(3)
De las definiciones anteriores se deduce:
(4)
Igualando (3) y (4):
. (5)
Despejando la conductividad equivalente:
2.4.CONDUCTANCIA EQUIVALENTE A DILUCION INFINITA ()
La conductancia equivalente de una sustancia aumenta a medida que aumenta la dilucin. En la siguiente tabla se muestra el comportamiento del cloruro de sodio, que puede considerarse como un electrolito fuerte tpico.
La variacin de se debe en parte a las fuerzas de atraccin y repulsin queexisten entre los iones individuales sodio y cloruro a concentraciones finitas. Si la solucin del electrolito no es infinitamente diluida, los iones se retrasan en sumovimiento debido al efecto electrofortico y al efecto de relajacin o asimetra. Elefecto electrofortico se debe al movimiento de la atmosfera de iones de cargaopuesta que rodean al ion. Esta atmosfera de iones arrastra molculas de solvente;El movimiento del ion es retardado as por el flujo de solvente en sentido opuesto. Elefecto de relajacin o asimetratambin debe su origen al movimiento de laatmosfera inica que rodea a una partcula determinada. Pero, en este caso, elmovimiento del ion es retardado por la carga de signo opuesto que se acumula detrs de la partcula en movimiento debido a que la atmosfera inica no tienetiempo de ajustarse para permanecer distribuida esfricamente alrededor del ion.
Para un electrolito fuerte existe una relacin lineal entre la conductancia equivalente y la raz cuadrada de la concentracin. Como puede observarse en la Figura (a), la extrapolacin de esta relacin lineal hasta concentracin cero permite obtener unvalor limite conocido como conductancia equivalente a dilucin infinitaPara un electrolito dbil, una representacin grafica similar es no lineal figura (b) , y la evaluacin directa de resulta difcil.
Los datos de conductancia inica equivalente permiten estimar la conductividad desoluciones de diversas sustancias, para ello utilizamos la ley de Kohlrausch, queaplicada a soluciones electrolticas no infinitamente diluidas, se escribe.
(7)
Esta expresin no es estrictamente correcta ya que los iones que tienen cargaelctrica se influyen mutuamente. Sin embargo, puede ser utilizada para estimar la conductividad de soluciones con bajas concentraciones de electrolito. Reemplazandoen la ecuacion (6) y despejando k se llega a
. (8)
Esta ecuacion permite estimar la conductividad de soluciones de un electrolito apartir de los datos de conductancia inica equivalente de sus iones. En una mezclade electrolitos se puede generalizar la ecuacion (8).Esta ecuacion, cuya aplicacin se limita a soluciones diluidas, se puede emplearpara predecir las diferentes curvas de titulacin conductimetrica, en las cuales laconcentracin total de electrolitos es normalmente baja.
2.5.CONSTANTE DE CELDA
Para muchas mediciones conductimetricas lo que se desea es la conductanciaespecifica. Esta cantidad se relaciona con la conductancia medida L por la relacin entre la distancia que separa los electrodos y su superficie. Esta relacin tiene unvalor fijo y constante para una celda dada, y se conoce como constante de la celdaK. La constante de la celda K = l / A depende de la geometra de la celda. Su valorrara vez se determina directamente; en lugar de ello, se evala midiendo laconductancia LS de una solucin cuya conductancia especfica KS es conocida.Comnmente se eligen soluciones de cloruro de potasio con este propsito.Una vez determinado el valor de esta constante, los datos de conductancia Lobtenidos con la celda se pueden convertir fcilmente en trminos de conductanciaespecifica k usando la ecuacion. De modo que:
3. DATOS:3.1. DATOS EXPERIMENTALES Laboratorio.Condiciones de Laboratorio
Temperatura de trabajo760.0 mmHg
Presin de trabajo 18.6 C
Tabla 1
Conductancia del H2O destilada.N de medicinConductancia (S)
11.40 uS
Tabla 2
Solucin Acuosa de KCl.N de medicinCKCl (equiv/l)Conductancia (S)
10.891.75mS
20.4 47.60mS
30.224.73 mS
40.113.27mS
50.056.86mS
60.0253.68mS
70.01251.91mS
Tabla 3 Solucin Acuosa de NaCl.N de medicinCNaCl (equiv/l)Conductancia (S)
10.869.40mS
20.438.70mS
30.220.80 mS
40.111.23mS
50.055.95mS
60.0253.18mS
70.01251.67mS
Tabla 4
Solucin Acuosa de CH3COONa.N de medicinC (equiv/l)Conductancia (S)
10.842.35mS
20.424.25mS
30.213.53mS
40.1 7.37mS
50.05 3.93mS
60.025 2.07mS
70.01251.092mS
Tabla 5 Solucin Acuosa de NaOH.N de medicinC (equiv/l)Conductancia (S)
10.8 149.70mS
20.477.90mS
30.244.40mS
40.1 23.20mS
50.0511.85mS
60.025 5.95mS
70.0125 2.90mS
Tabla 6
3.1. DATO BIBLIOGRAFICOS:
SustanciaConductancia Equivalente)
KCl149.86
NaCl
CH3COONa
NaOH247.80
Tabla 7
4.-TRATAMIENTO DE DATOS:4.1.- Calcular la conductancia especfica para cada solucin acuosa de KCl ,NaCl ,CH3COOH y NaOH.Para nuestra solucin acuosa de HCl 0.1M partiendo de la tabla N 3 y con la ecuacin (6) se tendra lo siguiente:K = L X K =91.75 mS X 1 cm-1KKCl =0.09175 S cm-1Por lo tanto hallaremos los valores para cada concentracin del KCl y de la misma forma para el CH3COOH ,NaCl y NaOH con ayuda de las tablas N 3, 4 , 5 y 6. SOLUCION ACUOSA DE KClCKCl (equi/l)0.80.40.20.10.050.0250.0125
K (Scm-1)91.75x 10347.60 x 10324.73 x 10313.27x 1036.86x1033.68x1031.91x103
Tabla 8
SOLUCION ACUOSA DE NaClCNaCl (equi/l)0.80.40.20.10.050.0250.0125
K (Scm-1)69.4 x 10338.7 x 10320.8x 10311.23 x 1035.95x1033.18x1031.674x103
Tabla 9 SOLUCION ACUOSA DE CH3COONaCCH3COOH (equi/l)0.80.40.20.10.050.0250.0125
K (Scm-1)42.35 x 10324.25 x 10313.53 x 1037.37 x 1033.93 x 1032.07 x 1031.09 x 103
Tabla 10 SOLUCION ACUOSA DE NaOH.CNaOH(equi/l)0.80.40.20.10.050.0250.0125
K (Scm-1)149.7x 10377.9 x 10344.4 x 10323.2 x 10311.85 x 1035.95 x 1032.9 x 103
Tabla 11
4.2.- Representar en forma grafica la conductancia especifica respecto a la concentracin para el KCl, NaCl ,CH3CCOH y NaOH.Para graficar, primero hay que restar la conductancia especfica del agua:
Empleamos la tabla N 3 .Y as obtenemos las tablas de cada electrolito correspondiente:N de medicinCKCl (equiv/l)Conductancia (S)K electrolito K agua
10.891.75mS91.7486mS
20.4 47.60mS 47.5986mS
30.224.73 mS 24.7286mS
40.113.27mS13.2686mS
50.056.86mS6.8586mS
60.0253.68mS3.6786mS
70.01251.91mS1.9086mS
Grfico para el KCl
Graficamos para el NaCl
Empleamos la tabla N 4 .Y as obtenemos las tablas de cada electrolito
N de medicinCNaCl (equiv/l)Conductancia (S)K electrolito K agua
10.869.40mS69.3986mS
20.438.70mS 38.6986mS
30.220.80 mS 20.7986mS
40.111.23mS 11.2286mS
50.055.95mS5.9486mS
60.0253.18mS3.1786mS
70.01251.67mS1.6686mS
Tabla 4
Graficamos para el CH3COOHNa
Empleamos la tabla N 5 .Y as obtenemos las tablas de cada electrolito correspondiente:
N de medicinC (equiv/l)Conductancia (S)K electrolito K agua
10.842.35mS42.3486mS
20.424.25mS 24.2486mS
30.213.53mS 13.5286mS
40.1 7.37mS 7.3686mS
50.05 3.93mS3.9286mS
60.025 2.07mS2.0686mS
70.01251.092mS1.0906mS
Tabla 5
Graficamos para el NaOH
Empleamos la tabla N 6.Y as obtenemos las tablas de cada electrolito correspondiente:
N de medicinC (equiv/l)Conductancia (S)K electrolito K agua
10.8149.70mS149.6986mS
20.477.90mS77.8986mS
30.244.40mS44.3986mS
40.123.20mS23.1986mS
50.0511.85mS11.8486mS
60.0255.95mS5.9486mS
70.01252.90mS2.8986mS
Tabla 6
4.3.- Calcular la conductividad equivalente para cada solucin acuosa de HCl, NaCl y CH3COONa.Para la solucin acuosa de HCl 0.1M partiendo de la ecuacion (8) y con los resultados de las tablas 7,8 y 9 se obtendr la conductividad equivalente. = 1000 x = 1000 x = 353.986 Por lo tanto hallaremos los valores para cada concentracin del HCl y de la misma forma para el CH3COOH y NaCl. SOLUCION ACUOSA DE HClCHCl (equi/l)0.10.010.0010.0005
()353.986307.86248.60255.20
SOLUCION ACUOSA DE NaClCNaCl (equi/l)0.10.010.0010.0005
()85.38663.0661.2063.60
SOLUCION ACUOSA DE CH3COONa CCH3COOH (equi/l)0.10.010.0010.0005
()43.28643.8640.7040.00
4.4.- Representar en forma grafica la conductividad equivalente respecto a la C0.5 para el HCl, NaCl y CH3COOHNa. Mediante la extrapolacin determine el valor de para el HCl, NaCl y CH3COONa cuando C=0 (dilucin infinita). La grafica de en funcin de C0.5, es casi lineal para un electrolito fuerte, use el mtodo de mnimos cuadrados. Para el HCl
0.32353.986
0.10307.86
0.03248.60
0.02255.20
0.3285.386
0.1063.06
0.0361.20
0.0263.60
Para el NaCl
0.3243.286
0.1043.86
0.0340.70
0.0240.00
Para el CH3COOHNa
La conductividad equivalente para electrolitos Fuertes:
Donde A: constante que depende de la naturaleza del solvente.: Conductividad equivalente Haciendo que sea igual a cero, podemos aproximar . Mediante graficas:= 252.0
4.5.- Puesto que la ecuacion (9) es vlida para todos los electrolitos, hallar para el CH3COOH a partir de: (CH3COOH) = (HCl) + (CH3COONa) - (NaCl)
= 233.905. DISCUSIN DE RESULTADOS: En los 3 casos la conductancia especfica se hace mayor a medida que la concentracin de la solucin aumenta, esto es debido al incremento en el nmero de iones por unidad de volumen en la solucin. La conductancia especfica HCl es mucho mayor en comparacin con las 2 sales NaCl y CH3COOH. Esto se debe a la presencia del ion H1 que tienen alta movilidad en comparacin con los otros iones. Para verificar el correcto funcionamiento del conductimetro se midi la conductancia del agua obteniendo un resultado diferente al real, es por ello que los datos experimentales obtenidos difieren de los datos tericos. Podemos hallar la conductancia equivalente a disolucin infinita, al extrapolarse a . Y se hallando el valor de la intercepcin, o bien se obtiene la pendiente de la porcin lineal de las curvas, entonces la intercepcin de la lnea con el eje nos da la conductancia equivalente a disolucin infinita.
6. CONCLUSIONES: Concluimos que la conductancia especfica de una solucin vara con la concentracin aumentando a medida que la concentracin lo hace. La conductancia equivalente de los electrolitos fuertes aumenta rpidamente por dilucin; en el caso del cido actico no se puede hallar , ya que hay una gran diferencia fundamental de comportamiento de las conductancias equivalentes ya que su grafica no se aproxima a la linealidad cuando la solucin se hace mas diluida. De la teora, se establece que a dilucin infinita es donde la disociacin es completa y donde desaparecen todos los efectos inter inicos, cada ion emigra independientemente de su co-ion; entonces se puede hallar la conductancia a disolucin infinita de electrolitos dbiles.8. BIBLIOGRAFIA: Ira N. Levine. Fisicoqumica. Editorial: Mc Graw Hill, quinta edicin, Volumen 1, Madrid, 2004, Paginas: 457 458 459 465. Gilbert W. Castellan. Fisicoqumica. Editorial : Addison-Wesley Iberoamericana, segunda edicin en espaol, Wilmington, 1987, Paginas: 358 359 360.Web grafa: http://www.unjbg.edu.pe/coin/pdf/01040500703.pdf http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/PresentacionCLASE:_Ecuaciones_de_conductimetria_2211.pdf http://www.frlp.utn.edu.ar/materias/fiquimica/conductividad.pdfPrograma Utilizado para las graficas:Data Studio version: 1.98F.I.Q.T Pgina 17
top related