SOLUCIONES ELECTROLITICAS VIRTUAL- EJEMPLOS.pdf

ejercicios de Fisico Quimica

1. UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
FACULTAD DE INGENIERIA GEOLOGICA MINERA Y
METALURGICA
”SOLUCIONES ELECTROLITICAS ”
FISICO QUIMICA
ESCUELA DE METALURGIA

2. Solución
iónica
Soluto (X
2)
Solvente o
disolvente
(X
1)
•Electrolito toda solución que se descompone en
iones.
Soluciones electrolíticas
Los iones se clasifican: aniones(-) y cationes(+).
ELECTROLITO

3. Los electrolitos presentan propiedades coligativas
mayores que las soluciones no electrolíticas de
igual concentración. (Van´t Hoff).
Propiedades Coligativas De los Electrolitos
Factor de Van´t Hoff (i)
Se define como la razón igual al efecto coligativo
producido por una concentración “m” de
electrolito, dividido entre el efecto observado para
la misma concentración de no electrolito.

4. m...(2) K i )Ti(T
f0ff == m...(3) K i )Ti(T
b0bb == )4..(XiP )Pi(P
2
0
10== )5.....(
V
RTn
i )i(ππ
2
0== Propiedades Coligativas De los Electrolitos )1..(
)(π
π
)P(
P
)T(
T
)T(
T
i
000b
b
0f
f
=


=


=


=
0 propiedad coligativa del no eléctrolito.

5. Soluciones electrolíticas  ym xm)-m(1 :Equilibrio
0 0 m :inicio
By A x BA
-zz
yx +
+   )6...(1)-(1m1)-yx(1m m
ym xm )-m(1 m
t
t


+=++=
++= o.electrolit de moléculapor producidos iones de totalNro =

6. Soluciones electrolíticas m..(9) iK T
ff=  
)8....(
m) 1)(K-(
m KT

1)-(1m K T
f
ff
ff



−
=
+=
(9) En (8))10....(
1-
1i



−
= ...(7)m K T
tff=
(6) En (7)

7. Clasificación de los electrolitos
Electrolitos Fuertes
Son los electrolitos que presentan una buena
conductividad eléctrica y que manifiestan un alto
grado de disociación en solución.
Acidos Fuertes.- HCl, H
2SO
4, HNO
3, HF
Bases Fuertes.- NaOH, Na
2CO
3.
Sales Fuertes.- NaCl, CuSO
4, ZnSO
4, etc.

8. Clasificación de los electrolitos
Electrolitos Débiles
Son los electrolitos que presentan una baja
conductividad eléctrica y que manifiestan un bajo
grado de disociación en solución.
Ácidos Débiles.- CH
3COOH, HCOOH, H
3PO
4 etc.
Bases Débiles.- NH
4OH,,..etc.
Sales Débiles.- AgCl,BaSO
4, PbCO
3, etc.

9. Fuerza Iónica (I)
Es una medida del ambiente eléctrico en la
solución electrolítica.)11..(zCzCzCzC
2
1
I
2
33
2
22
2
11
2
ii +++==
Para soluciones diluidas de electrolitos fuertes se
plantea la siguiente relación para el cálculo de “i”....(12) ) I zz 0.375-(1 i
−+=

10. CONDUCCION ELECTROLITICA
CATODO
(-)
ANODO
(+)

11. CONDUCCION ELECTROLITICA
La conducción electrolítica se efectúa por migración
directa de electrones a través del conductor bajo la
influencia de un potencial aplicado.
La transferencia de electrones se produce por una
migración de iones, positivos y negativos, hacia los
electrodos. Esta transferencia es electricidad y materia de
un electrodo a otro.
La resistencia de conductores electrolíticos siempre
disminuye cuando se eleva la temperatura.

12. CONDUCCION ELECTROLITICA
Electrodos inertes de platino.
B = Fuente de corriente
Celda Electroquímica
Electrolito de Cloruro de Sodio (NaCl) y agua.
“C” electrodo conectado al lado negativo de “B” se llama
CATODO. Electrodo por el cual los electrones de B entran
en la solución.
“A” conectado al terminal positivo de “B” se llama ANODO.
Electrodo por el cual los electrones salen para regresar a
B.

13. CONDUCCION ELECTROLITICA
Se cierra el circuito y pasa corriente eléctrica.
Escapa gas Cloro en el Ánodo “A”
Celda Electroquímica
Escapa gas Hidrógeno en el Cátodo “C”oxidación)(e 2 g)(Cl Cl 2
e 2 Cl 2 Cl 2
-
2
-
--
+
+ reducción)( (g) H e 2 H 2
H 2 e 2 H 2
2
-
-
+
+
+
+

14. CONDUCCION ELECTROLITICA
ELECTROLISIS
Es el paso de corriente a través de un conductor
electrolítico junto con todos los cambios químicos y
migratorios.
LEYES DE LA ELECTROLISIS DE FARADAY
Primera Ley: La masa de sustancia que interviene en la
reacción en los electrodos, es directamente proporcional a
la cantidad de electricidad que pasa a través de la
solución.
Segunda Ley: En la electrolisis 1 faraday (96478
coulombs) de electricidad producirán una masa
equivalente de una sustancia determinada.

15. TRANSFERENCIA Y NUMERO DE
TRANSFERENCIA
MgSO
4
Mg
+2
Conduce 0.38 I
t
SO
4
-2 Conduce 0.62 I
t
HNO
3
NO
3
-
Conduce 0.16 I
t
H
+ Conduce 0.84I
t

16. TRANSFERENCIA Y NUMERO DE TRANSFERENCIA
Los iones H
+
y SO
4
-2
se mueven más rápidamente que los
otros iones presentes.
Si los iones se movieran con la misma velocidad, cada
uno transportaría a través de un plano fijo imaginario en la
solución la misma cantidad de electricidad en un tiempo
dado.
El ión más rápido efectuara un mayor porcentaje del
trabajo total correspondiente a la transferencia de
electricidad.

17. “” Potencial aplicado entre
las placas, que contiene un
cierto volumen de electrolito=
−+,
Velocidades medias de
migración del catión y
anión (cm/seg)=
−+zz,
Carga del catión y
anión=
−+nn,
Número de cationes y
aniones=
−
e
Carga electrónica

18. La electricidad transportada en 1 segundo.
Nro. De cationes comprendido en
“ABCDEFGH” a “v
+” cm del cátodo es:d
n
++
=

Intensidad de corriente por los
cationes:)1..(
d
n
I
−
+++
+=
ez
Nro. De aniones comprendido en
“A´B´C´D´E´F´G´H´” a “v
-” cm del ánodo es:d
n
−−
=

Intensidad de corriente por los
aniones:)2..(
d
n
I
−
−−−
−=
ez

19. La corriente total transportada por ambos iones:...(3) I I I
-t+=
+
(1), (2) en (3))4..(
d
nn
I
t
−
−−−
−
+++ +
=
ezez 
Por condición de electroneutralidad: la carga total de los
cationes debe ser igual a la de los aniones:...(5) nn
−−++=zz

20. (5) en (4))6..(
d
)(n
I
t
−+
−
++ +
=
ez
Fracción de la corriente total transportada por los
cationes (t
+)...(7)
I
I
t
t −+
++
+
+
==



21. Se deducen las siguientes relaciones:...(9)
t
t
−
+
−
+
=

 ...(10) 1tt =+
−+
t
+, t
- = Número de transporte o transferencia del
catión y anión....(8)
I
I
t
t −+
−−
−
+
==


Fracción de la corriente total transportada por los aniones
(t
-)

22. CONDUCTIVIDAD ELECTRICA (L)
La resistencia de un conductor es directamente
proporcional a su longitud e inversamente
proporcional a su área transversal. )1...(
A
l
R=
R = resistencia en ohmios; l = longitud en cm
A = El área transversal cm
2
 = la resistividad o resistencia específica

23. CONDUCTIVIDAD ELECTRICA (L)
La conductividad eléctrica esta definido como la
inversa de la resistencia.)2...(K
A
K
A1

R
1
L 

====
ll
K = conductividad o conductancia específica (mhos/cm)
 = Constante de celda
Donde:)3...(
1
K

=

24. CONDUCTIVIDAD EQUIVALENTE ( )
La conductividad equivalente de un electrolito se define como la
conductancia de un volumen que contiene una masa
equivalente de sustancia disuelta cuando se coloca entre dos
electrodos paralelos separados 1 cm, y lo bastante grande para
contener entre ellos toda la solución.
Si “N” es la concentración en equivalente- gramo por litro,
entonces la concentración por cm
3
es N/1000 y el volumen que
contiene un equivalente de soluto será: 1000/N cm
3
. Como K
es la conductancia de cm
3
de la solución, la conductancia de
1000/N cm
3
será:)4...(
N
K 1000
=

25. Variación de la conductividad con la
concentración





26. Variación de la conductividad con la
concentración
• Tanto la conductancia específica y la equivalente
de una solución varían con la concentración.
• Para electrolitos fuertes la conductancia específica
aumenta notablemente al incrementarse la concentración.
• La conductancia específica no crece tan rápidamente en
los electrolitos débiles como en los fuertes cuando se
incrementa la concentración.
• La conductividad equivalente de los electrolitos fuertes y
débiles aumenta con la dilución.

27. Conductividad Equivalente en Dilución
Infinita ()
• En la grafica anterior observamos que para electrolitos
fuertes la curva tiende a la linealidad en el caso de
soluciones diluidas:
• El método anterior no se puede utilizar para evaluar 

para electrolitos débiles
• Para dilución Infinita cada ión aporta a la conductancia
equivalente total una cantidad que depende de su propia
naturaleza y no del ión con el cual está asociado.)5.....(Nb-
o=

28. Conductividad Equivalente en Dilución
Infinita ()
• Entonces el cálculo de 
 para un electrolito debe ser la
suma de las conductancias equivalentes de los iones que
la componen siempre que el disolvente y la temperatura
sean las mismas.
• La fracción de la corriente total transportada le da su
número de transporte, este número también debe
representar la fracción de la conductancia total debido al
ión.anionesy cationes de infinitadilución a
esequivalent iónicas iasconductanc λ , λ
)6.....(λ λ
oo
oo
o
=
+=
−+
−+

29. Conductividad Equivalente en Dilución
Infinita ()
t
o
+ , t
o
- = Números de transferencia a dilución infinita)8.....(t λ
)7.....(t λ
o
oo
o
oo
=
=
−−
++ )10.....(t λ
)9.....(t λ
--=
=
++ anionesy cationes de
esequivalent iónicas iasconductanc λ ,λ
)11.....(λ λ
-
-
=
+=
+
+