UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADORFACULTAD DE INGENIERIA QUIMICAESCUELA DE INGENIERIA QUIMICAINGENIERIA DE LAS REACCIONES QUIMICAS 1ESTUDIO CINETICO DE REACCIONES UTILIZANDO EL MTODOCOULOMBIMETRICOCOLTA DIEGOSEMESTRE VII08/07/2015QUITO-ECUADOR1. DESCRIPICIN DEL MTODO1.1. C!"#!$%&$'()*+Se llama coulombimetra a cualquier tcnica basada en una medida de cantidad de cargaocoulombios.Titulacionescoulombimtricassonaquellascoulombimetrasendondeel reactivo titulante se genera in situ por electrlisis. Para ello es imprescindible que porcadafaradiodecargaquecirculasegenereunequivalentedereactivotitulante,sinquecircule corriente mediante reacciones secundarias. Adems se debe cumplir la condicindequeelreactivogeneradoreaccioneinstantneamente!cuantitativamenteconlasustancia a titular. "n esas condiciones la cantidad de carga que circula #asta el instanteen que se detecta el punto final es proporcional a la cantidad de sustancia titulada.Paraelloesimprescindiblequeporcadafaradiodecargaquecirculasegenereunequivalentedereactivotitulante,sinquecirculecorrientemediantereaccionessecundarias. Adems se debe cumplir la condicin de que el reactivo generado reaccioneinstantnea ! cuantitativamente con la sustancia a titular. "n esas condiciones la cantidadde carga que circula #asta el instante en que se detecta el punto final es proporcional a lacantidad de sustancia titulada.1.2.P)&,-&.&!/ 0 )'#+-&!,'/ ', 1"' /' %+/+$a cantidad de carga que circula se puede determinar de dos maneras%+2 Traba&ando a corriente constante se cronometra el tiempo que transcurre desde elinicio #asta que se detecta el punto final' luego q(i.t. E-.1.2-1%2 Traba&andoapotencialconstanteo,me&ordic#o,adiferenciadepotencialconstante entre los electrodos. $a constancia de la corriente no es importante ! lacarga se mide utili)ando una celda coulombimtrica que se conecta en serie con laceldaendondesegeneraelreactivo,obien,seseparalaceldaendoscompartimentosmedianteunpuentesalino,unoparacadaelectrodo!mientrasuno act*a como generador de reactivo el otro act*a como coulombmetro.1.3. T4-,&-+/ C!"#!$%&$4()&-+/.1.3.1. C!"#!$%&$'()*+ P!(',-&!/(5(&-+$a+oulombimetraPotenciostticaesunatcnicaconocidatambincomo,bul-electrolisis,."lelectrododetraba&osemantieneapotencialconstante!semidelacorriente que flu!e a travs del circuito. "ste potencial constante se aplica un tiempolo bastante largo para o.idar o reducir completamente todo el sustrato en una solucindada. +omo se consume el sustrato, la corriente que inicialmente es elevada, tambindisminu!e,acercndoseacerocuandoalanalitodesaparecedeladisolucinalcompletarse la conversin.$acoulombimetrapotenciostticaseutili)aamenudoparaasignardeformainequvoca el n*mero de electrones que se consumen en una reaccin. /na venta&a deeste tipo de anlisissobrela "lectrogravimetra esque norequierepesar el productode la reaccin. "sto es *til para reacciones en que el producto no se deposita como unslido,comoesladeterminacindelacantidadde arsnico enunamuestradelaelectrlisis del cido arsenioso 012As324 a cido arsnico 012As3541.3.2. V+#!)+-&6, C!"#!$%&$4()&-+$asvaloracionescoulombimtricasocoulombimetrasamperostaticasutili)anunaintensidaddecorrienteconstanteparacuantificarconprecisinlaconcentracindeunaespecie.$aintensidaddecorrienteseaplica#astaqueunindicadorse6alalafinali)acindelareaccinqumica."nestee.perimento,lacorrienteaplicadaesequivalentealvalorante.$acorrienteseaplicaalasolucindesconocida#astaquetodaslasespeciesdesconocidasse#ano.idadooreducidoaunnuevoestado,momentoenqueelpotencialdelelectrododetraba&ocambiabruscamente."stecambio de potencial indica el punto de equivalencia. $a magnitud de la corriente 0enamperios4!laduracindelacorriente0ensegundos4sepuedenutili)arparadeterminarlosmolesdelaespeciedesconocidaensolucin.+uandoseconoceelvolumen de la solucin, entonces l puede determinarse la concentracin 0molaridad4de la especie desconocida.2. EQUIPO2.1.P+)('/ F&7")+ 1. F&7")+ 2.Traba&o a corriente constante Traba&o a potencial constante2.2. P)!-'8&$&',(!Searmaelcircuitoculombimtrico.7dentifiquelaspartesquelocomponen!ra)onecmo conectar los cables 0polaridad4. "l e.perimento se lleva a cabo utili)ando un vasodeprecipitadosendondesecolocanunos899m$de:a;S35al890blanco4."snecesarioque#a!aaltaconcentracindeelectrolitosoportedadoquenosinteresaquecirculeunacorrientenetaimportante.Paraellolasolucindebeteneraltaconductividadlocualselograagregandoelmencionado electrolito soporte.2.3. V+)&+%#'/ ('-,!#67&-+/2.3.1. C!"#!$%*$'()! E#'-()6,&-!"lcoulombmetroelectrnicosebasaenlaaplicacindel amplificadoroperacional enelcircuitotipointegrador.$acorrientepasaatravsdelaresistencia R1 dondeproduceunacadadepotencialqueesintegradaporunamplificadoroperacionalenlasplacasdel condensador,cuantomsintensasealacorriente,ma!orserlacadadepotencial.:oesnecesarioqueseaunacorrienteconstante."nunesquemacomoeste,lacadadepotencialalasalida0Vsalida4esproporcionaldelacargaque#apasado0i? t4.$asensibilidaddelcoulombmetrosepuede variar seleccionando el valor apropiado de R12.3.2. C!"#!$%*$'()!/ '#'-()!1"*$&-!/ C!"#!$%&$'()! 8' $')-")&!."lcoulombmetrodemercurioesundispositivodequmicaelectroanalticaqueutili)amercurioparadeterminarlacantidaddemateriatransformada0enculombios4 mediante la reaccin siguiente%E-. 2.3.2.-1"stos procesos de o.idacin@reduccin tienen una eficiencia del 899< con laampliagamadelasdensidadesdecorriente.$amedidadelacantidaddeelectricidad 0culombios4 que #a circulado se basa en los cambios de masa delelectrodo de mercurio. $a masa del electrodo puede aumentarse la deposicincatdicadelosionesdemercurioodisminuirduranteladisolucinandicadel metal.E-. 2.3.2.-1D!,8'9Qcantidad de electricidad 0culombios4'$ cambio de masa 0g4'F constante de Aarada! 0BC5D= culombios.EolF 84 !Mla masa molar de mercurio% 0;99,=B gEolF 84'Todo el sistema contiene una solucin de iones de mercurio 0774. +ada uno delosdepsitostienenunelectrodosumergidoenunagotademercurio.3trapeque6a gota de mercurio se introduce en el capilar. +uando la corriente estencendida,seiniciarladisolucindelmercuriometlicoenunladodelagota en el capilar ! la deposicin en el otro lado de la misma gota. "sta gotacomien)aamoverse.>ebidoalaeficienciadel899