Conductividad Electrica
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  • 1. La Chira Martínez Reysond R. Laboratorio de Fisicoquímica II Práctica Nº 3 Conductividad eléctrica de soluciones líquidas • Objetivo: Determinar la conductividad eléctrica de diversas soluciones en función de la concentración de un determinado soluto. • Fundamento Teórico:  La conductividad eléctrica es la capacidad de un cuerpo de permitir el paso de la corriente eléctrica a través de sí. También es definida como la propiedad natural característica de cada cuerpo que representa la facilidad con la que los electrones pueden pasar por él. Varía con la temperatura. Es una de las características más importantes de los materiales. Descarga eléctrica Entre dos conductores eléctricos (los clavos metálicos) se puede producir una descarga eléctrica. La tensión de la descarga debe ser suficiente para superar el medio no conductor (el aire o el vacío) entre los conductores. Si la tensión es demasiado reducida, no pasa corriente.  La conductividad en medios líquidos (solución) está relacionada con la presencia de sales en solución, cuya disociación genera iones positivos y negativos capaces de transportar la energía eléctrica si se somete el líquido a un campo eléctrico. Estos conductores iónicos se denominan electrolitos o conductores electrolíticos. E.A.P. Ing. Química 2
  • 2. La Chira Martínez Reysond R. Laboratorio de Fisicoquímica II Las determinaciones de la conductividad reciben el nombre de determinaciones conductométricas y tienen muchas aplicaciones como, por ejemplo: • En la electrólisis, ya que el consumo de energía eléctrica en este proceso depende en gran medida de ella. • En los estudios de laboratorio para determinar el contenido de sal de varias soluciones durante la evaporación del agua (por ejemplo en el agua de calderas o en la producción de leche condensada. • En el estudio de las basicidades de los ácidos, puesto que pueden ser determinadas por mediciones de la conductividad. • Para determinar las solubilidades de electrólitos escasamente solubles y para hallar concentraciones de electrólitos en soluciones por titulación. La base de las determinaciones de la solubilidad es que las soluciones saturadas de electrólitos escasamente solubles pueden ser consideradas como infinitamente diluidas. Midiendo la conductividad específica de semejante solución y calculando la conductividad equivalente según ella, se halla la concentración del electrolito, es decir, su solubilidad. El agua pura, prácticamente no conduce la corriente, sin embargo el agua con sales disueltas conduce la corriente eléctrica. Los iones cargados positiva y negativamente son los que conducen la corriente, y la cantidad conducida dependerá del número de iones presentes y de su movilidad. En la mayoría de las soluciones acuosas, entre mayor sea la cantidad de sales disueltas, mayor será la conductividad, este efecto continúa hasta que la solución está tan llena de iones que se restringe la libertad de movimiento y la conductividad puede disminuir en lugar de aumentas, dándose casos de dos diferentes concentraciones con la misma conductividad. Todos los valores de conductividad están referidos a una temperatura de referencia de 25 °C. E.A.P. Ing. Química 3
  • 3. La Chira Martínez Reysond R. Laboratorio de Fisicoquímica II Valores de conductividad de algunas muestras típicas Temperatura de la muestra 25 ° C Conductividad, µS/cm Agua ultra pura 0.05 Agua de alimentación a calderas 1a5 Agua potable 50 a 100 Agua de mar 53,000 5 % NaOH 223,000 50 % NaOH 150,000 10 % HCl 700,000 32 % de HCl 700,000 31 % HNO3 865,000 Algunas sustancias se ionizan en forma más completa que otras y por lo mismo conducen mejor la corriente. Cada ácido, base o sal tienen su curva característica de concentración contra conductividad. - Son buenos conductores: los ácidos, bases y sales inorgánicas: HCl, NaOH, NaCl, Na2CO3, etc. - Son malos conductores: Las moléculas de sustancias orgánicas que por la naturaleza de sus enlaces son no iónicas: como la sacarosa, el benceno, los hidrocarburos, los carbohidratos, etc, estas sustancias, no se ionizan en el agua y por lo tanto no conducen la corriente eléctrica. Un aumento en la temperatura, disminuye la viscosidad del agua y permite que los iones se muevan más rápidamente, conduciendo más electricidad. Este efecto de la temperatura es diferente para cada ión, pero típicamente para soluciones acuosas diluidas, la conductividad varía de 1 a 4 % por cada ° C. Conociendo estos factores, la medición de la conductividad nos permite tener una idea muy aproximada de la cantidad de sales disueltas. E.A.P. Ing. Química 4
  • 4. La Chira Martínez Reysond R. Laboratorio de Fisicoquímica II  Ley de Ohm: Expresa que cuando se mantiene una diferencia de potencial entre dos puntos de un conductor se produce por él una circulación de corriente eléctrica que es directamente proporcional al voltaje aplicado e inversamente proporcional a la resistencia de tal conductor. V I= R Donde: I: Intensidad de la corriente electrica en Amperes. V: Diferencia de potencial en Voltios. E: Resistencia en Ohms. El agua purísima no conduce la corriente electrica. No obstante, cuando el agua contiene un electrolito disuelto en ella se convierte en un conductor donde la resistencia es proporcional a la distancia entre electrodos e inversamente proporcional al área de estos. r× L R= A Donde: r: Resistividad específica medida en Ohms. L: Distancia entre electrodos en centímetros. A: Área de estos en cm2. La inversa de la resistividad específica es la conductividad específica (k). 1 k= r E.A.P. Ing. Química 5
  • 5. La Chira Martínez Reysond R. Laboratorio de Fisicoquímica II  TDS y Conductividad eléctrica: El término TDS describe la cantidad de sólidos totales disueltos en el agua. Cuanto mayor sea la cantidad de sales disueltas en el agua, mayor será el valor de la conductividad eléctrica. La mayoría de los sólidos que permanecen en el agua tras una filtración de arena, son iones disueltos. La temperatura del agua afecta a la conductividad eléctrica de forma que su valor aumenta de un 2 a 3% por grado Celsius. El TDS se mide por medio de un medidor de conductividad, se mide éste y automáticamente se convierte en TDS. El factor de conversión entre la conductividad eléctrica y el TDS está entre 0,64 y 0,70 entre C.E. y TDS. • Materiales y Reactivos: E.A.P. Ing. Química 6
  • 6. La Chira Martínez Reysond R. Laboratorio de Fisicoquímica II  Materiales:  Conductímetro.  Balanza analítica.  5 vasos pirex de 100 ml cada uno.  Probeta graduada de 25 ml.  Reactivos:  Agua destilada. Vaso de precipitado  Cloruro de sodio. Conductímetro • Procedimiento experimental:  Solución de NaCl:  Preparamos 1000 ml de solución de cloruro de sodio en un vaso de precipitado. 1 gramo de NaCl 999 ml de H2O  Así procedemos hasta obtener 7 muestras más de solución a diferentes concentraciones, las cuales veremos a continuación: E.A.P. Ing. Química 7
  • 7. La Chira Martínez Reysond R. Laboratorio de Fisicoquímica II NaCl % Gramos de NaCl Volumen de H2O (ml) 0,1 1 999 0,2 2 998 0,3 3 997 0,4 4 996 0,5 5 995 0,6 6 994 0,7 7 993 0,8 8 992  Cada una de estas muestras son colocadas en un vaso de precipitado distinto.  Finalmente procedemos a medir la conductividad a cada una de las muestras. NaCl Temperatura promedio Conductividad % de la solución (ºC) (ms/cm) 0,1 19,36 6,76 0,2 19,24 8,60 0,3 19,24 11,00 0,4 19,24 13,86 0,5 19,13 15,26 0,6 19,48 17,78 0,7 19,84 18,89 0,8 19,84 21,00 - Dato: Se uso como solvente agua potable.  Alcohol: E.A.P. Ing. Química 8
  • 8. La Chira Martínez Reysond R. Laboratorio de Fisicoquímica II  Colocamos cierta cantidad de alcohol etílico 96ºC en un vaso de precipitado y procedemos a medir su conductividad. Conductímetro Alcohol Concentració Temperatura Conductividad n Promedio (ºC) (ms/cm) 96º 18,65 0  Agua destilada:  Colocamos cierta cantidad de agua destilada en un vaso de precipitado y procedemos a medir su conductividad. Temperatura Conductividad Promedio (ºC) (ms/cm) 18,18 0,19 • Cálculos: E.A.P. Ing. Química 9
  • 9. La Chira Martínez Reysond R. Laboratorio de Fisicoquímica II  Muestre sus cálculos para la preparación de las soluciones (solución de NaCl). • Primera muestra: W .soluto %W = × 100 W .solución %W × W .Solución W .soluto = 100 1gH 2 O = 1mlH 2 O 0,1 × 1000ml W .soluto = = 1g .de.NaCl 100 • Segunda muestra: 0,2 × 1000ml W .soluto = = 2 g .de.NaCl • 100 Tercera muestra: 0,3 × 1000ml W .soluto = = 3 g .de.NaCl 100 • Cuarta muestra: 0,4 × 1000ml W .soluto = = 4 g .de.NaCl 100 • Quinta muestra: 0,5 × 1000ml W .soluto = = 5 g .de.NaCl 100 • Sexta muestra: 0,6 × 1000ml W .soluto = = 6 g .de.NaCl 100 • Séptima muestra: 0,7 × 1000ml W .soluto = = 7 g.de.NaCl 100 E.A.P. Ing. Química 10
  • 10. La Chira Martínez Reysond R. Laboratorio de Fisicoquímica II • Octava muestra: 0,8 × 1000ml W .soluto = = 8 g.de.NaCl 100  Grafica: dependencia de la conductividad eléctrica como función de la concentración molar y porcentual en peso del NaCl diversas temperaturas. Concentración(C^0.5) Conductividad(mS/cm) 0.316227766 6.76 0.447213595 8.6 0.547722558 11 0.632455532 13.86 0.707106781 15.26 0.774596669 17.78 0.836660027 18.89 0.894427191 21 Conductivdad vs Concentracion 25 20 mS/cm 15 10 5 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 C^(0.5) • Cuestionario: E.A.P. Ing. Química 11
  • 11. La Chira Martínez Reysond R. Laboratorio de Fisicoquímica II  Las soluciones y líquidos trabajados en laboratorio ¿conducen o no la corriente eléctrica? • Solución de NaCl: Conducen la corriente eléctrica. Cuando las sales se disuelven en el agua, ésta separa los iones. Los iones cargados positiva y negativamente son los que conducen la corriente y la cantidad conducida dependerá del número de iones presentes y de su movilidad. En la mayoría de las soluciones acuosas, entre mayor sea la cantidad de sales disueltas mayor será la conductividad, este efecto continúa hasta que la solución está tan llena de iones que se restringe la libertad de movimiento y la conductividad puede disminuir en lugar de aumentar. • Alcohol: No conduce la corriente eléctrica. • Agua destilada: No es buena conductora de la corriente eléctrica. El agua pura (destilada), prácticamente, no conduce la corriente eléctrica ya que por ser pura no contiene iones. * En nuestro caso, el agua destilada, no es realmente pura es por eso que presenta una conductividad un poco mas alta de lo normal.  Clasifique las sustancias dadas como buenas y/o malas conductoras de la corriente eléctrica. Buena Mala .Solución de .Alcohol NaCl .Agua destilada  ¿Porqué las soluciones de azúcar son malas conductoras de la corriente eléctrica? El agua con azúcar no conduce corriente eléctrica ya que el azúcar no tiene partículas cargadas, iones, y por lo tanto al disolverse e el agua no conduce electricidad. • Conclusiones: E.A.P. Ing. Química 12
  • 12. La Chira Martínez Reysond R. Laboratorio de Fisicoquímica II  La conductividad eléctrica es la capacidad de un cuerpo de permitir el paso de la corriente eléctrica a través de sí.  La conductividad es la inversa de la resistividad, y su unidad es el S/m (siemens por metro).  Son buenos conductores: los ácidos, bases y sales inorgánicas.  Son malos conductores: Las moléculas de sustancias orgánicas que por la naturaleza de sus enlaces son no iónicas.  En la mayoría de las soluciones acuosas, entre mayor sea la cantidad de sales disueltas, mayor será la conductividad.  La solución de NaCl, a más concentración, presenta mayor conductividad eléctrica. • Bibliografía: E.A.P. Ing. Química 13
  • 13. La Chira Martínez Reysond R. Laboratorio de Fisicoquímica II • Página Web: www.wikipedia.com • Página Web: www.google.com • Página Web: www.elrincóndelvago.com • Página Web: www.monografias.com E.A.P. Ing. Química 14