CONDUCTIVIDAD ELECTROLÍTICA Y TITULACIÓN CONDUCTIMÉTRICA

Nathalia Vanessa Rebolledo c.c. 1.128.406.815María Elizabeth Vargas c.c. 1.017.124.542Andres Felipe Wilkin c.c. 1.128.264.893

Beatriz Elena Cadavid Laboratorio de Fisicoquímica

Grupo 02, S 10-13 Mayo 17

UNIVERSIDA DE ANTIOQUIAFACULTAD DE QUÍMICA FARMACEUTICA

MEDELLÍN2008

OBJETIVOS

Determinar la conductividad molar (Λm) a varias soluciones de HCl y CH3COOH, obteniendo la conductividad (к) para cada concentración del ácido en cuestión y aplicando la expresión Λm= 1000 /M y observar su variación con respecto a la concentración.

Determinar por titulación conductimétrica la concentración de soluciones de HCl y CH3COOH, graficando к vs. volumen de NaOH adicionado y determinando el intercepto de las dos curvas el cual corresponde al punto final de la titulación.

DATOSTabla Nº1. Conductividad de varias soluciones de Ácido Clorhídrico

Sln HCl (M) Conductivita

()0,1 37,4 mS/cm0,01 4,19 mS/cm

0,001 447 S/cm0,0001 48,2 S/cm

Tabla Nº2. Conductividad de varias soluciones de Ácido Acético

Sln CH3COOH (M) Conductivita ()0,1 537 S/cm

0,01 168,5 S/cm0,001 50,1 S/cm0,0001 15,3 S/cm

Tabla Nº3. Titulación conductimétrica de varias soluciones de CH3COOH :

Vol NaOH (mL)

Conductancia (mS/cm)

0 0,7232 1,2544 2,396 3,388 4,38

10 5,412 6,3814 7,3716 8,3118 9,2620 10,1222 10,9724 11,8526 13,3228 16,130 18,7532 21,334 23,836 26,338 28,740 31,142 33,444 35,846 3848 40,250 42,4

Tabla Nº4. Titulación conductimétrica de varias soluciones de HCl :

Vol NaOH (mL) Conductancia (mS/cm)0 82,62 77,34 67,76 62,88 60,6

10 58,412 53,714 49,216 43,918 39,320 35,322 31,124 27,226 23,128 20,430 23,232 25,834 28,436 30,838 33,440 35,842 38,244 40,446 42,748 4550 47,2

Volumen de HCl = 200 mlVolumen de CH3COOH = 200mlConcentración NaOH = 1,5070 M

DATOS AUXILIARES

αm HCl a 25ºC = 387,75 S.L.cm-1.eq -1

αm CH3COOH a 25ºC = 355,54 S.L.cm-1.eq -1

Valor promedio Ka CH3COOH = 1,75 x 10 -5

CÁLCULOS, GRÁFICOS Y RESULTADOS

CONDUCTANCIA ELECTROLÍTICA

1. Reportar una tabla de las conductividades para cada una de las soluciones, en S.cm-1.

Tabla Nº5. Conductividad de varias soluciones de Ácido Clorhídrico en S.cm-1

Sln HCl (M) Conductividad, (S.cm-1)0,1 3,74 x 10-2

0,01 4,19 x 10-3

0.001 4,47 x 10-4

0.0001 4,82 x 10-5

Tabla Nº6. Conductividad de varias soluciones de Ácido Acético en S.cm-1

Sln CH3COOH (M) Conductividad, (S.cm-1)0,1 5,37 x 10-4

0,01 1,685 x 10-4

0.001 5,01 x 10-5

0.0001 1,53 x 10-5

2. Determinar el valor de m para cada solución de HCl y CH3COOH.

Modelo de cálculo:

Solución de HCl 0.1 Mm = 1000 Mm = 1000 cm 3 x (0,0374 S.cm -1 ) = 374 S.L.cm2.eq-1

0.1 eq ------ LTabla Nº7. Conductividad Molar de varias soluciones de Ácido clorhídrico

Sln HCl (M) M1/2 Conductividad, (S.cm-1) Conductividad molar, m (S.L.cm2.eq-1) 0,1 0,32 3,74 x 10-2 374

0,01 0,1 4,19 x 10-3 4190.001 0,032 4,47 x 10-4 447

0.0001 0,01 4,82 x 10-5 482

Modelo de cálculo

Solución CH3COOH 0.1Mm = 1000 Mm = 1000 cm 3 x ( 5,37 x 10-4) = 5.37 S.L.cm2 eq-1

0.1 eq ------ L

Tabla Nº8. Conductividad Molar de varias soluciones de Ácido Acético

Sln CH3COOH (M) M1/2 Conductividad, (S.cm-1) Conductividad molar, m (S.L .cm2 eq-1) 0,1 0,32 5,37 x 10-4 5,37

0,01 0,1 1,685 x 10-4 16,850.001 0,03

25,01 x 10-5 50,1

0.0001 0,01 1,53 x 10-5 153

3. Realizar un gráfico de m vs (M)1/2 para el HCl y CH3COOH.

y = -302,3x + 465,42

R2 = 0,8798

0

100

200

300

400

500

600

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35

M1/2

Conductividad molar vs M1/2 de soluciones de HCl

465,42

Λαm

m

(S

.cm

2 .mo

l-1.L

)

Ver Tabla Nº7

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35

M1/2

Conductividad molar vs M1/2 de soluciones

de CH3COOH

m

(S

.cm

2 .mo

l-1.L

)

Ver Tabla Nº8

4. De la gráfica anterior determinar el valor de αm y la constante b para el HCl.

Explicar.

Para obtener Λαm, la curva debe ser extrapolada a M½ = 0 y leído el intercepto

(Ver gráfica m vs (M)1/2 para el HCl).

y = m

x = M½

m = -302,3 M½ + αm

m = -302,3 x (0) + αm

m = αm = 465,42 S.cm2.mol-1.L

La constante b está determinada por la pendiente de la recta obtenida, hallada por regresión lineal.m = b = -302,3

αm para el HCl a 25ºC es de 387,75 S.L.cm-1.eq -1

% Error αm HCl = α m exp - α m teór x 100 = 465,42 - 387,75 x 100 = 20,03 %

αm teór 387,75

5. Consultar en un texto de Fisicoquímica el valor de αm para el CH3COOH a

25ºC y calcular el valor promedio de la constante de disociación (Ka) empleando las soluciones 0,1 y 0,01 M (consultar la expresión de Ka en función de (grado de disociación)

αm para el CH3COOH a 25ºC es de 355,54 S.L.cm-1.eq -1

Y el Valor promedio de Ka es de 1,75 x 10 -5

Para Solución de CH3COOH 0,1M

m = 1000 1000 x 5,37 x 10 -4 = 5,37 S.L .cm2 eq-1

M 0,1 5,37 = 0.01510 355,54Ka = 0.01510 2 x 0,1 = 2,32 x 10 -5

1 – 0.01510

Para Solución de CH3COOH 0,01M

m = 1000 1000 x 1,685 x 10 -4 = 16,85 S.L .cm2 eq-1

M 0,01

16,85 = 0.04739 355,54

Ka = 0.04739 2 x 0,01 = 2,36 x 10-5

1 – 0.04739

Promedio de Ka = 2,36 x 10 -5 + 2,32 x 10 -5 = 2,34 x 10-5 2

% Error = Ka exp - Ka teór x 100 = 2,34 x 10 -5 - 1,75 x 10 -5 x 100 = 33,71% Ka teór 1,75 x 10 -5

TITULACIÓN CONDUCTIMÉTRICA

1. Realizar un gráfico de conductividad () vs volumen de base adicionado para el HCl y el CH3COOH.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0 10 20 30 40 50 60

Vol de NaOH adicionado (mL)

(m

S/c

m)

Conductividad () vs Volumen de NaOH adicionado para el HCl

P.E.28

Ver Tabla Nº 4

Conductividad () vs Volumen de NaOH adicionado

para el CH3COOH

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0 10 20 30 40 50 60

Vol de NaOH adicionado (mL)

(m

S/c

m)

2626

P.E.

Ver Tabla Nº3

2. Con base en las gráficas anteriores calcular la concentración de las soluciones de HCl y CH3COOH.

Rxn: HCl + NaOH H20 + Na+Cl- Concentración de HCl:

V HCl = 200,0 mLV NaOH (P.E.) = 28 mLC NaOH = 1,5070 MC HCL = ?

(V x C)HCl = (V x C)NaOH

C HCl = VNaOH(P.E.) x CNaOH = 28 mL x 1,5070 M = 0,2110 M VHCl 200,0 mL

Rxn: CH3COOH + NaOH H20 + CH3COO-Na+

Concentración de CH3COOH:

V CH3COOH = 200,0 mLV NaOH (P.E.) = 26 mLC NaOH = 1,5070 MC CH3COOH = ?

(V x C) CH3COOH = (V x C)NaOH

C CH3COOH = VNaOH(P.E.) x CNaOH = 26 mL x 1,5070 M = 0,1959 M V CH3COOH 200,0 mL

ANÁLISIS DE RESULTADOS Y GRAFICAS

Al analizar los resultados obtenidos tanto de los К y las Λm, se puede decir que se tuvieron causas de errores las cuales se reflejaron, al realizar los cálculos y construir las gráficas, lo anterior queda demostrado al observar el R2 de la gráfica “Conductividad molar de soluciones de HCl en función de la raíz cuadrada de las concentraciones de éstas”, que para ser ideal debe de aproximarse a la unidad, y en éste caso dio 0,8798, aunque el valor no esta muy alejado del valor supuesto, así que por lo tanto nuestro porcentaje de error no seria tan alto

Nos podemos car cuenta que la concentración y la conductividad molar, en el caso del HCl conservaron su proporcionalidad,; posiblemente lo anterior fue porque se hizo la preparación de las soluciones de una manera adecuada, y por la buena utilización del equipo en el cual se realizan las medidas,

RESPUESTA A LAS PREGUNTAS

¿Cómo varía la conductividad de una solución con la temperatura? Explicar.

La conductividad se incrementa con la temperatura, a › to › conductividad porque al calentar una solución hay una mayor disociación de los iones en la solución, esta variación se puede expresar como:

Λαm (To) = Λαm (25o) [1+B(T-25)] Donde:Λαm = Conductancia equivalente al límite de To.Λαm (25o) = Conductancia equivalente a 25oC.B = Constante (en sales varía de 0.22 a 0.25, en ácidos de 0.016 a 0.019).

En los electrolitos débiles la variación de Λm no es tan regular, porque ellos no sólo cubren las velocidades de las reacciones y las fuerzas, sino también el grado de disociación.

¿Cómo se expresa la conductividad molar de un electrolito a partir de la conductividad molar de sus iones?

Λm = (Z + Λ-m) + (Z + Λ+

m) Donde:

Z = Número de iones.

Esta ecuación expresa la conductividad molar como la suma de las concentraciones de cada clase de ion presente (ley de kohrausch).

¿Cuál es el significado de Λαm para cualquier electrolito?

Es el valor de la conductividad molar en dilución infinita.Λαm = limc → o, Λm Donde:c = Concentración.Λm = Conductividad molar del electrolito en disolución.

¿Por qué la conductancia aumenta con la temperatura? Explicar.

La conductancia de los electrolitos se incrementa con la To porque al aumentar esta, disminuye la viscosidad de la solución, los iones se desplazan con mayor energía disminuyendo entre ellos las fuerzas interiónicas, aumentando así la disociación molar de los iones en la solución lo que hace que incremente la conductancia.

Con los electrolitos débiles la variación de la conductancia con la To no es tan regular porque en ellas no solo cambian las velocidades de los iones y las fuerzas interiónicas, sino también el grado de disociación.

Las medidas de conductancia, ¿qué aplicación pueden tener en otro tipo de sistemas?

Seguir los cambios de concentración durante una reacción química entre iones en disolución, la cual permite seguir la velocidad de la reacción.

Determinar ciertas constantes de equilibrio iónico.

Obtener información sobre la conducta de los electrodos en el control de la concentración.

Solubilidad de las sales poco solubles.Determinación del grado de ionización.Titulaciones conductimétricas.

CONCLUSIONES

De acuerdo a las experiencias realizadas, se comprobó que la temperatura y la conductividad son directamente proporcionales.

La conductividad de una solución electrolítica generalmente aumenta con la concentración del electrolito puesto que aumenta el número de transportadores de carga (iones).

BIBLIOGRAFÍA

Rincón, Fabio. Manual de Laboratorio de Fisicoquímica. Editorial Universidad de Antioquia. Medellín, 2001.

Maron - Prutton. Principles of Physical Chemistry. The Macmillan Company. New York, 1962.