Practica 4: Mediciones de Conductividad fisicoquimica

Practica 4: Mediciones de Conductividad fisicoquimica

1. INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL
ESCUELA NACIONAL DE CIENCIAS BIOLOGICAS
QUIMICO FARMACEUTICO INDUSTRIAL
4FM2




Laboratorio de Fisicoquímica Farmacéutica

PROFESORA: Esther Ivonne Royan García

Practica 4: Mediciones de Conductividad

Fecha de práctica: 07 de Marzo de 2016

Alumnos:
 Arriaga Baeza Daniel
 García García Ana Alicia
 Vera Palacios Alejandro

2. OBJETIVOS

 Determinar gráficamente la conductividad eléctrica específica y la conductividad
eléctrica equivalente de CH3COOH, HCl y NaOH en solución, en función de la
concentración.
 Determinar gráficamente y por medio de la ecuación de kohlrausch la conductividad
equivalente a dilución infinita para electrolitos fuertes
 Aplicar de manera práctica los conceptos de conductividad eléctrica específica,
conductividad eléctrica equivalente.

PROPÓSITO

 Comprobar el fundamento revisado en teoría y asociarlo con conocimientos previos.
 Conocer la importancia de la conductividad equivalente y específica en soluciones
de electrolitos y aplicarla a problemas futuros en la industria.

3. INTRODUCCIÓN
Aplicaciones
 Control de purga en calderas:
Deben eliminarse de la caldera los productos químicos que se introducen a través del agua de
alimentación. No hacerlo puede motivar que el sistema de la caldera sufra la formación de
incrustaciones, corrosión, metal agrietado y quebradizo, arrastre de sólidos y espuma., muchas veces
esto es continuamente supervisado por la conductividad de cationes que es la conductividad del
agua después de haber pasado a través de una resina de intercambio catiónico. Este es un método
muy sensible para vigilar las impurezas aniónicas en el agua de la caldera, en presencia de exceso de
cationes (los del agente alcalinízate usualmente utilizado para el tratamiento de agua). La
sensibilidad de este método se basa en la alta movilidad de H
+
en comparación con la movilidad de
otros cationes o aniones.

 Calidad de los suministros públicos de agua:
Se usa la conductividad para eliminar iones de Mg, Na, Cl, que pudieran haber quedado en el agua y
así poder distribuirse a hospitales.
Instrumentos de medición
 Medidor de conductividad PCE
Aparato de múltiples capacidades para la inspección de la calidad del agua. El medidor de
conductividad sirve para el control en el agua de los valores del pH, conductividad, oxígeno y es así
también muy apropiado para la medición de la temperatura.

4.  Medidor de conductividad para conductividades bajas.


 Medidor de conductividad universal
para el uso en agua, aguas residuales, soluciones químicas, etc.









 El medidor de conductividad multifunción para laboratorios
Combina los parámetros pH, conductividad, resistencia, TDS y salinidad. En el parámetro pH el
medidor de conductividad multifunción para laboratorios HI 4521-02 destaca por la función de
control y calibración Cal Check™, por una calibración en 5 puntos y tampones personalizados. La
función Cal Check™, integrada en el medidor de conductividad multifunción para laboratorios,
compara en cada calibración de pH los nuevos datos de calibración con los anteriores.

5.  Detector de conductividad
Se utiliza en cromatografía de gases y es uno de los primeros utilizados. Tiene una amplia
aplicación y su uso se basa en la diferencia de conductividad térmica del gas portador cuando circula
también analito

















 Conductimetro de sobremesa
Aparato que mide la resistencia eléctrica que ejerce el volumen de una disolución
encerrado entre los dos electrodos

6. DESARROLLO

































Efectuar las lecturas de
conductancia Utilizando un
conductimetro

De los soluciones
de electrolito
proporcionadas

Las mediciones se harán
de forma ascendente de
concentración, a una T°
constante
NaOH 2.0 N
HCl O.1 N
CH3COOH 1.0
N
Ácido Clorhídrico
Hidróxido de Sodio
Hasta 0.001 N

Ácido acético
Hacer disoluciones

7. RESULTADOS
Constante de la celda K=1

Acido Acético
Concentración
(N)
G-Conductancia
(1/ Ώ)
X-Conductividad
Especifica
(1/ Ώ*cm)
λConductancia
equivalente (cm²/eq-
L * Ώ)
.001 0,000166 0,000166 166,9
.01 0,000208 0,000208 20,83
1 0,001251 0,001251 1,251
2 0,001533 0,001533 ,7665

Ácido Clorhídrico
Concentración
(N)
G-Conductancia
(1/ Ώ)
X-Conductividad
Especifica
(1/ Ώ*cm)
λConductancia
equivalente (cm₂/eq-
L * Ώ)
.001 0,001296 0,001296 1296
.01 0,011462 0,011462 1146,2
1 0,107796 0,107796 107.796
2 0,196078 0,196078 98.039

Hidróxido de Sodio
Concentración
(N)
G-Conductancia
(1/ Ώ)
X-Conductividad
Especifica
(1/ Ώ*cm)
λConductividad
equivalente (cm₂/eq-
L * Ώ)
.001 0,000625 0,000625 625
.01 0,002531 0,002531 253,1
1 0,134952 0,134952 134,952
2 0,212765 0,212765 106,3825

8. En la figura 1 se muestra la variación de la conductividad eléctrica específica con la concentración para
NaOH, HCl (electrolitos fuertes) y CH3COOH (electrolito débil). El comportamiento general es el mismo
para todos los electrolitos fuertes. Encontramos que el HCl se comporta de manera lineal ya que al ser un
ácido inorgánico fuerte sus protones se mueven con mayor facilidad en el solvente (H2O), después
encontramos a NaOH la cual presenta desviaciones estos se debe a que el ion hidroxilo presenta una mayor
dificultad para trasportarse en el solvente (H2O). El ácido acético no presenta un conductividad ya que este no
se disocia totalmente en solvente (H2O). Existe un aumento inicial de la conductividad para el HCl y NaOH a
medida que aumenta la concentración hasta un valor máximo, lo que se explica por existir un mayor número
de iones dispuestos para la conducción. A partir de un determinado valor de concentración, la conductividad
comienza a disminuir, debido a que las interacciones asociativas entre los iones dificultan la conducción de la
corriente.



Figura 1: Conductividad eléctrica especifica de CH3COOH, HCl y NaOH en solución, en función de la concentración.

9. En la figura 2. Observamos que la conductividad eléctrica equivalente depende de la concentración del
electrolito.
Si variamos la concentración de electrolitos fuertes (HCl y NaOH) y débiles (CH3COOH), la conductividad
eléctrica equivalente de los electrolitos fuertes disminución con la raíz cuadrada de la concentración.
Disminuye lentamente cuando aumenta la concentración, debido a que aumentan las atracciones entre iones
de signo contrario disminuyendo su movilidad y su solvatación es menor. Para el caso del HCl el cual tiene un
mayor grado de disociación , cuando se encuentra muy diluido el ion Cl
-
es solvatado por moléculas de agua y
esto le permite moverse con mayor facilidad y su protón “salta” de manera fácil entre las moléculas de agua
por tal motivo su conductividad eléctrica equivalente es mayor a la de NaOH. La conductividad depende del
número de iones presentes en disolución y, por tanto, del grado de disociación del electrolito

En cuanto a los electrolitos débiles muestran valores máximos de conductividad eléctrica equivalente cuando
está muy diluidos ya que se encuentran solvatados por el agua en su totalidad y su grado de disociación es
mayor.

Figura 2: Conductividad eléctrica equivalente de CH3COOH, HCl y NaOH en solución, en función de la raíz cuadra de su
concentración.

10. En la figura 3 Se puede observar que el ácido acético aunque estaba muy diluida su concentración no aumento
mucho lo que nos vuelve a indicar que es un electrolito débil, ya que depende del grado de disociación y no
de la dilución. Por otra parte en el ácido clorhídrico se observa que entre mayor sea la dilución mas ideal se
vuelve, ya que su conductancia aumenta porque se disocia completamente y da lugar a protones que son
tomados por moléculas de agua y transportados hasta el electrodo para así conducir electricidad, y por ultimo
podemos ver que el hidróxido de sodio también al estar más diluido aumenta pero se nota que no aumenta
tanto como el HCl debido a que se disocia en iones hidroxilo y estos toman un protón del medio y luego lo
liberan y otra molécula de hidroxilo u agua vuelve a tomar el protón y lo transportan hasta el electrodo para
conducir la electricidad.




Figura 3: Conductividad eléctrica equivalente de CH3COOH, HCl y NaOH en solución, en función de su dilución.

11. Con ayuda de la Ecuación de Kohlrausch la cual nos indica que a mayor concentración menor será
conductividad eléctrica equivalente, realizamos la regresión lineal a los datos obtenidos experimentalmente de
HCl y NaOH, colocando en el eje de las x la √C y en el eje de las y la λ.

Obteniendo así la siguiente ecuación y = -922.8x + 1249.3 en el caso del HCl y para NaOH y = -27469.x +
454.69.

Ecuación de la recta y= m x + b
Ecuación de Kohlrausch λ = -A √C + λ∞

Teniendo entonces que la conductividad equivalente a dilución infinita para el HCl es de 1249.3 eq.ohm
-1

cm
2
y para el NaOH es de 454 eq.ohm
-1
cm
2


El ácido acético es un electrolito débil por tal motivo no sigue la Ley de Kohlrausch, su conductividad molar
a dilución infinita (λ∞), no puede ser determinada por extrapolación en una gráfica de λ vs. √C o por regresión
lineal. Basándonos en la Ley de las Migraciones Independientes, el valor de λ∞ puede ser calculado a partir de
los valores de las conductividades molares iónicas a dilución infinita de λ+
H
+ λ-
CH3COO


λ∞
CH3COOH
= λ+
H
+ λ-
CH3COO
λ∞
CH3COOH
= 349.6

+ 40.9
λ∞
CH3COOH
= 390.5 eq.ohm
-1
cm
2


Figura 4: Conductividad eléctrica equivalente de CH3COOH, HCl y NaOH en solución, en función de la raíz cuadra de su
concentración. Al extrapolar valores de concentración en la gráfica encontramos la conductividad eléctrica equivalente a
dilución infinita ( λ∞ )
de HCl y NaOH.

12. DISCUSIÓN

Al hacer la medicion de conductividad en el Acido acetico y al graficar se muestra que los
valores no difieren mucho, en la grafica de condutividad equivalente de muestra que
aunque se aumente la dilusion del acido acetico la conductancia equivalente de este, no
difiere mucho por lo que casi sigue una recta al igual que en la grafica de conductividad
electrica especifica/concentracion

En el caso del Acido Clorhidrico que es un electrolito fuerte puesto es un acido inorganico,
por lo que al graficar en el eje Y la conductividad especifica y en el eje X la concentracion
vemos que la curva entre mayor sea la concentracion, mayor sera la conductividad, y esto
es debe a que aun no llega a la concentracion en la cual se satura. Mientras que en la grafica
de conductividad equivalente, vemos que entre mayor sea la dilusion, mayor sera la
conductancia equilvante, y esto es razonable a lo que dice la teoria al ser un acido fuerte.

En el caso del Hidroxido de Sodio que es un electrolito fuerte, puesto que es una base
fuerte, en la grafica de conductividad especifica vemos que como lo dice la teoria a una
concentracion mayor, siempre y cuando no se llegue a la saturacion, se demuestra que la
conductividad especifica es mayor. Y esto lo corroboramos con la grafica de conductividad
equivalente se demuestra que a mayor disolucion mayor sera la conductividad equivalente
debido a que la nube ionica al estar en un medio mas diluido decrese debido al aumento de
la movilidad de los iones.
Arriaga Baeza Daniel


Al realizar las mediciones de diferencia de potencial (mV) de las distintas soluciones de
electrolitos a diferentes concentraciones, se pudo comprobar gráficamente lo revisado en
teoría, la conductancia eléctrica equivalente en soluciones de electrolitos está en función de
su disociación.

Como se puede observar gráficamente, el ácido clorhídrico fue quien presento una mayor
conductividad, siendo este un ácido fuerte, al disociarse libera un protón, quien busca
estabilizarse y lo consigue formando un ion hidronio con el agua que se encuentra en el
medio, sin embargo energéticamente es más inestable un ion hidronio comparado con una
molécula de agua, es así como esta busca deshacerse de un protón, esto se realiza

13. sucesivamente, y es este brinco de protones quien genera una gran conductividad, es lo que
se conoce como “mecanismo en cadena”.

Por otro lado tenemos al NaOH en 2° lugar de conductividad, quien sigue este mismo
mecanismo en cadena, pero de forma contraria, ya que este al disociarse forma al ion
hidroxilo que lo que busca es quitarle un protón al agua y así sucesivamente, esto genera su
conductividad eléctrica, sin embargo es menor a la de los acido débiles ya que es más fácil
añadirle un protón al agua que quitárselo como lo hace una base fuerte.

En cuanto a las sales, aunque no se experimentó con ellas, podemos deducir que estas al no
liberar protones ni necesitarlos no puede generar un mecanismo en cadena, lo que provoca
su baja conductividad.

Por otro lado sabemos que la conductividad aumenta generalmente con la temperatura, ya
que disminuye la viscosidad del disolvente, permitiendo el movimiento libremente de los
iones, sin embargo esto no se pudo comprobar ya que mantuvimos la temperatura constante
durante las mediciones.
García García Ana Alicia

Los electrolitos que mejor conducen la corriente electricidad son los ácidos inorgánicos
fuertes ya que estos al tener protones, los cuales se mueven con mayor facilidad en el
solvente en este caso agua , ayudan a conducir mejor las cargas tal como se observó en el
caso del HCl el cual presenta una mayor conductividad eléctrica especifica en comparación
con el NaOH el cual también es un electrolito fuerte pero este libera iones hidroxilo los
cuales se mueven con mayor dificultad en el solvente. Para el caso del electrolitos débiles
como es el ácido acético el cual no es un buen conductor de la corriente eléctrica, ya que no
se disocian totalmente por lo cual no pueden trasportar las cargas de manera eficiente.
En la conductividad eléctrica específica nos indica que a mayor concentración de
electrolitos, mayor será la conductividad pero llegara a un punto máximo y después de este
se saturara la solución por lo tanto la conductividad disminuirá ya que las interacciones
entre los iones aumentara. Para este caso es importante tener un gran número de iones
presenten en el área siempre y cuando no se sature.

Para la conductividad eléctrica equivalente es importante tomar en cuenta el grado de
disociación ya que las soluciones deben de estar muy diluidas para que los iones se disocien
por completo y pueden conducir la corriente eléctrica. En este caso no se toma encuentra el
área sino que el número de iones presenten en la solución debe de ser menor para que estos
se muevan con mayor libertad.

Vera Palacios Alejandro

14. CONCLUSION

 La conductividad eléctrica equivalente de una solución electrolítica no varía
linealmente con la concentración

 La conductividad eléctrica equivalente de una solución electrolítica aumenta en
función de su disociación

 La ecuación de Kohlraush que especifica conductividad equivalente a dilución
infinita se adecua solo para electrolitos fuertes.

 La conductividad eléctrica equivalente en ácidos débiles sigue la ley de la migración
independiente de los iones.

FUENTES

1. http://ocw.uv.es/ciencias/1-1/teo_conductividad_nuevo.pdf Recuperado el
9/03/2016 Recuperado el 11/03/2016
2. Chang. Raigmond (1987). "Fisicoquimica con aplicaciones a sistemas biológicos".
3ra edición, ediciones CECSA. pp 158,159.
3. Skoog, Donald M. West, F. James Holler. (1997). Fundamentos de química
analítica, Volumen 2. Editorial Reverte, Pág. 129