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1 Propiedades de conductividad de electrodos y de electrolitos Unidad 2

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1

Propiedades de

conductividad de electrodos

y de electrolitos

Unidad 2

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2

UNIDADES

ELÉCTRICAS

Unidad 2.1

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Cuando los sistemas de unidades mecánicas se

amplían para cubrir cantidades eléctricas y

magnéticas, una cuarta cantidad debe definirse

además de masa, longitud y tiempo. El sistema SI

tiene a la corriente eléctrica como la cuarta

cantidad fundamental y se define como ampere,

(A)

Así que el SI queda MKSA (metro-kilográmo-

segundo-ampere)

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4

Unidad de corriente “A” Es la corriente que deposita

1.1180 mg de plata por segundo a partir de una solución

estándar de nitrato de plata.

La constante de carga “Q” se define como la cantidad de

carga transferida por unidad de tiempo por unidad de

corriente.

Esta cantidad de carga se llama Coulombio, “C”

As 1 s 1A x 1; QItQ

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La relación entre Diferencia de Potencial “U”, la corriente que fluye “I” y

la potencia “P” es:

VWAA

W

I

PU 11

1

1 1

La unidad de diferencia de potencial es 1 WA-1, la cual se llama Voltio (V)

Un voltio es la diferencia de potencial requerida para hacer que una

corriente de un ampere fluya a través de una resistencia de un ohm.

1111 1111

1 WAsJAWCC

J

Q

w

tI

tPU

Alternativamente:

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La unidad de resistencia proviene de la ley de Ohm.

RIU

La unidad de resistencia es tal que cuando la unidad de

Diferencia de Potencial se le aplica, la unidad de

Corriente fluye.

La unidad de resistencia es un VA-1 y se denomina ohm,

Ω.

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CONDUCTORES,

SEMICONDUCTORES Y

AISLANTES

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CONDUCTORES, SEMICONDUCTORES Y

AISLANTES

Banda de

conducción

Banda de

valencia

Aislante Semiconductor Conductor

Eg: Brecha prohibida

(Band gap)

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TEORÍA DE BANDAS Y

CONDUCTIVIDAD

La capacidad de los metales para conducir el calor y la

electricidad puede explicarse a partir de:

La teorías del orbital molecular

La teoría de las bandas. En ésta se establece que los electrones

deslocalizados se mueven libremente a través de las bandas

que se forman por el traslape de los orbitales moleculares.

Esta teoría también se aplica a una clase de elementos

denominados semiconductores

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CONDUCTORES (METALES)

En un cristal metálico los átomos están

empaquetados muy cerca unos de otros, lo

que resulta en el traslape de un gran número

de orbitales moleculares (OM).

Estos OM tienen energías tan parecidas que

pueden describirse mejor como una banda.

Puede imaginarse un cristal metálico como un

conjunto de iones positivos inmersos en un

mar de electrones de valencia deslocalizados.

La gran fuerza de cohesión que resulta de la

deslocalización es en parte responsable de la

dureza de los metales

Banda de

valencia

Banda de

conducción

Energ

ía

Conjunto de OM

deslocalizados y vacíos

Conjunto de OM llenos

y con energías

parecidas

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Unidad 2.2

Transporte de masa

Corriente iónica

Conductividad en electrolitos

Ley de Kolhlraush

Teoría de ionización

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TRANSPORTE DE MASA

Los procesos de transporte de masa, por los

cuales el sustrato es llevado a la superficie del

electrodo desde el seno de la solución son

migración, difusión y convección.

Dependiendo de las condiciones experimentales

cualquiera de ellos o todos pueden estar

operando en un experimento.

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MIGRACIÓN

Para que una corriente fluya en un experimento

electroquímico, debe existir una diferencia de

potencial entre el ánodo y el cátodo. Los iones,

puesto que son partículas cargadas, se

moverán en el campo eléctrico asociado con

este gradiente de potencial. Los iones positivos

se moverán hacia el cátodo en tanto que los

iones negativos se moverán hacia el ánodo.

Este movimiento de iones en el campo eléctrico

entre el ánodo y el cátodo se llama migración.

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DIFUSIÓN

Siempre que un gradiente de concentración

existe en una solución, también existe una fuerza

directriz para la difusión del soluto en regiones de

alta concentración a regiones de más baja

concentración.

En cualquier experimento en el cual el potencial

del electrodo es tal que la velocidad de

transferencia de electrón es muy alta, la región

cercana al electrodo será disminuida de la

especie electroactiva, estableciendo un

grandiente de concentración y así la especie

estará constantemente llegando a la superficie

del electrodo por difusión.

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CONVECCIÓN O TRANSPORTE

HIDRODINÁMICO

Involucra movimiento de una sustancia por

agitación de la solución, que puede ser

causada por gradientes de densidad (debidos a

gradientes de concentración o temperatura) u

otras perturbaciones mecánicas. La convección

es un modo considerablemente más efectivo de

transferencia de masa que la difusión.

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Corriente iónica

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Resistividad

y

Conductividad

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Resistividad y Conductividad

La resistencia, R, de cualquier conductor es proporcional a su longitud, l, e

inversamente proporcional a su área.

a

lR

)alidadproporciondecte.(adresistivid

a

lR

)longitud()aresistenci(deunidadesl

aR

dadconductivi

)longiutd()aresistenci(deunidades1 11

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La conductividad puede expresarse en términos de resistencia combinando las

ecuaciones (1) y (2).

aR

l

De acuerdo a la ley de Ohm.

I

UR

oaU

l

lU

a

j

a

,corrientededensidad

áreadeunidadporcorriente

Eeléctrico,campo

dedadintentensiópotencialdegradiente

longituddeunidadporpotencialdecaída

lU

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20

j

La conductividad se

considera la corriente que pasa

a través de la unidad de área

bajo la unidad de gradiente de

potencial.

Así

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Medición de la Conductancia de los

Electrolitos

Celdas de conductancia

Puente de Wheatstone

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Constante de

Celda

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En mediciones de conductancia:

aR

l

La conductividad está relacionada con la

resistencia por:

electrodoslosdeárea

electrodoslosentredistancia

a

l

Para una celda dada

celdaladeconstantea

l

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24

aR

l

0

0

Solución dada de KCl de conductividad = con

una resistencia = en una celda determinada

0

0R

00 Ra

l

Si es la resistencia de otra solución en la misma

celda, entonces su conductividad, , está dada

por

R

R

Ra

l 00

R

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Variación de la

conductividad con

la concentración

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Conductividad Molar, Λ

La conductividad de los electrolitos varía considerablemente con la

concentración. Por esto, la comparación de las conductividades de los

diferentes electrolitos es mas útil cuando se considera su concentración.

Por esta razón se define un nuevo término.

La conductividad molar, , se define como:

c/

y sus unidades básicas son Ω-1 m2 mol-1, pero también puede expresarse

como Ω-1 cm2 mol-1

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Por ejemplo, al comparar las conductividades

molares de cloruro de sodio y sulfato de zinc, es

mejor especificar:

una mol de cloruro de sodio como NaCl y

una mol de sulfato de zinc como

½ ZnSO4

Así especificadas las moles de cloruro de sodio

y sulfato de zinc, una mol de cada uno provee el

mismo número de cargas y las de cada uno

serán mas comparables. ( Ver tabla 1)

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Conductividades molares de soluciones acuosas a 25°C

Tabla 1

Concentración

mol dm-3

Electrólito

HCl KCl NaCl AgNO3 ½ ZnSO4 ½ NiSO4 HAc

0.0005 422.7 147.8 124.5 131.4 121.4 118.7

0.001 421.4 147.0 123.7 130.5 114.5 113.1 48.63

0.005 415.8 143.6 120.7 127.2 95.5 93.2 22.80

0.01 412.0 141.3 118.5 124.8 84.9 82.7 16.20

0.02 407.2 138.2 115.8 121.4 74.2 72.3 11.57

0.05 399.1 133.4 111.1 115.2 61.2 59.2 7.36

0.10 391.3 129.0 106.7 109.1 52.6 50.8 5.20

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29

La corriente eléctrica es la

transferencia de carga. Así, en la

comparación de las conductividades

molares de varios electrolitos es

preferible considerar a las donde las

varias cantidades de sustancias que

comprenden una mol transporten el

mismo número de carga.

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30

Variación de la Conductividad Molar con

la Concentración

Algunos datos para varios electrolitos se dan en la

tabla 1. Estos resultados muestran que, cuando la

concentración disminuye ó la dilución aumenta, la

aumenta y tiende hacia un valor límite el cual se

conoce como conductividad molar límite ∞. Este

comportamiento se generaliza en la fig. 2

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Figura 2. Variación de la conductividad molar con la dilución

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32

Kohlrausch (1900) mostró que en algunos casos para soluciones

diluidas, la relación entre conductividad molar, , y concentración, c,

podía expresarse por la ecuación empírica:

c

En donde es una constante. Esta es la ecuación de una línea recta de

pendiente – e intercepto ∞. La relación permite que ∞ pueda

determinarse por extrapolación a concentración en esos casos en donde

la ecuación es aplicable.

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Figura 3. Variación de la conductividad molar con c

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Teorías de la Ionización

Arrhenius en 1887 propuso su teoría de la ionización.

El sugirió que en la solución de un electrolito los iones están presentes

siempre en equilibrio con moléculas no ionizadas.

Así, para un electrolito binario BA, existe el equilibrio

BA B+ + A-

Cuando la dilución aumenta el equilibrio se desplaza a la derecha y

ocurre mas ionización hasta que, a dilución infinita, la ionización es

completa.

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1217.390 molcm

Tabla 2 Datos para ácido acético a 25° C ;

0.001 48.63 0.1245 1.77

0.005 22.80 0.05835 1.81

0.01 16.20 0.04150 1.80

0.02 11.57 0.02963 1.81

0.05 7.36 0.01884 1.81

0.10 5.20 0.01331 1.80

3dmmol

c 12-1

molcmΩ

Λ

α3-

25

dmmol

)α1(/cα10

0.001 147.0 0.981 0.0506

0.005 143.6 0.958 0.1093

0.01 141.3 0.943 0.1561

0.02 138.3 0.923 0.2214

0.05 133.4 0.890 0.3600

0.10 129.0 0.861 0.5330

Tabla 3 Datos para cloruro de potasio a 25° C ;

12186.149 molcm

3dmmol

c

12-1molcmΩ

Λ

α 3-

2

dmmol

)α1(/cα

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36

Teorías de la Ionización

Teoría de Arrhenius (1887)

Milner (1912)

Debye y Hückel (1923)

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37

Teoría de Debye-Huckel

Tiempo de relajación

Efecto de la relajación o Efecto de

Asimetría

Efecto Electroforético

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38

Conductividad

límite molar de

iones

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39

Tabla 4

Datos de conductancia para varios electrolitos a 25°C

Pares de

Electrolitos

Pares de

electrolitos

KCl

NaCl

149.86

126.45

23.41

KCl

KNO3

149.86

144.96

4.90

KNO3

NaNO3

144.96

121.55

23.41

NaCl

NaNO3

126.45

121.55

4.90

KI

NaI

150.32

126.91

23.41

½ BaCl2

½ Ba(NO3)2

139.94

135.04

4.90

12-1molcmΩ

Λ

12-1molcmΩ

Λ

12-1molcmΩ

Diferencia

12-1molcmΩ

Diferencia

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40

Tabla 5

Catión

Anión

H+ 349.8 OH- 197.6

Na+ 50.11 Cl- 76.34

K+ 73.52 NO3- 71.44

Ag+ 61.92 ½ SO42- 80.0

½ Mg2+ 53.06 CH3COO- 40.9

½ Ca2+ 59.50 I- 76.8

121- molcmΩ

Λ

121-

-

molcmΩ

Λ

Conductividades molares límites a 25°C

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41

y la densidad de la nube

de iones disminuye

Cuando la Solución

está diluida

Por lo tanto las fuerzas de

atracción interiónicas son

menores y la velocidad del ión

aumenta

los iones se encuentran

bastante separados

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42

Por lo tanto, la conductividad

molar de la solución aumenta

Consecuentemente

la carga está siendo

transferida a una

mayor velocidad

Este cambio continua hasta que, a dilución infinita, los

iones están apartados una distancia infinita y los efectos

interiónicos son nulos. Bajo estas condiciones a dilución

infinita, la conductividad molar será máxima

Dando lugar a una

corriente mas grande

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43

De acuerdo a estos argumentos Debye y Hückel derivaron una expresión

que relaciona la conductividad molar observada Λ, a una concentración

particular c, a la conductividad molar a dilución infinita ∞.

Ecuación Debye-Hückel-Onsanger o brevemente Ecuación de

Onsanger:

c BA

A y B = constantes teóricamente deducibles dependen de la temperatura

y naturaleza del disolvente.

c = 10-3 a 10-2 mol dm-3 para electrolitos univalentes.

Para soluciones concentradas la Ecuación de Onsager falla.

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44

Bjerrum: la presencia de iones-par explica porqué falla la ecuación

de Onsanger en soluciones concentradas.

Teoría de Debye-Hückel: La atracción interiónica jugaría una parte en determinar la de

los electrolitos débiles. Pero en soluciones diluidas de éstos, el

número de iones es muy pequeño, por lo tanto, los efectos

interiónicos son insignificantes. Con soluciones muy

concentradas, la atracción interiónica llega a ser mas

importante

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45

en el caso de los electrolitos fuertes carece

de significado y se pensó considerando que

las velocidades de los iones son constantes.

Ahora sabemos que la velocidad de los

iones si cambia con la concentración y

es realmente una medida de la variación de

la velocidad iónica con la concentración en

el caso de los electrolitos fuertes

Es preferible

llamar a la relación

Relación de Conductancia

Sólo en el caso de soluciones diluidas de electrolitos débiles:

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46

Conductividades Límite Molar de Iones

Ley de migración iónica independiente, Kohlrausch:

“Cada ion contribuye con una cantidad definida a la conductividad límite molar

del electrolito independientemente de la naturaleza del otro ión”

De manera experimental fue posible determinar la fracción de la corriente total

llevada por un ion particular en una electrólisis, y a partir de estos datos las

conductividades límite molar de los iones individuales pudo ser calculada

(Tabla 5)

En donde y son las conductividades límite molar del catión y el

anión respectivamente.

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47

Conductividades Límite Molar de Iones

La conductividad molar de un ión es una medida de la cantidad de corriente

que puede transportar.

Como: corriente = velocidad de transferencia de carga eléctrica, para propósitos

comparativos tiene más significado usar al término conductividad molar

equivalente en donde:

= conductividad molar del ión i

= número de carga del ión i

iZi /

i

iz

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48

Conductividades Límite Molar de Iones

“Las conductividades iónicas molar deben referirse a la cantidad de iones

contenidas en la cantidad del electrolito especificado”.

1-21

221

221

-22

122

1

molcm40.129MgCl

34.7606.53MgCl

ClMgMgCl

Alternativamente se escribe:

1-21

2

2

-2

2

-2

2

molcm80.258MgCl

68.15212.106MgCl

Cl2MgMgCl

Cl2MgMgCl

…….. (14)

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49

Conductividades Límite Molar de Iones

oElectrolit

Por lo anterior es mejor suponer que una mol de electrolito provee en solución

moles de catión y moles de anión.

…….. (15)

La comprensión de las ecuaciones (14) y (15) muestra que la forma más general

de la ley de migración iónica independiente es:

…….. (16)

esta ecuación aplica

para electrolitos

débiles

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50

Movilidad iónica y Conductividad iónica

La conductividad de un electrolito es una medida de la corriente que

puede llevar y la corriente es la rapidez de transferencia de la carga

eléctrica.

La carga que se lleva a través del electrolito por los iones y por

eso la conductividad de un electrolito depende de la rapidez a la cual los

iones pueden transportar la carga.

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51

Movilidad iónica y Conductividad iónica

La velocidad de los iones

“mientras más rápido viaja un

ión mayor es la rapidez de la

transferencia de carga”

Intensidad del Campo Eléctrico (E)

“una partícula cargada en un

campo eléctrico experimenta una

fuerza que es proporcional a E.

Viscosidad del disolvente

Efecto asimétrico

Depende de la concentración

Efecto electroforético

Depende de la concentración

La rapidez con la cual los iones

transportan la carga depende de

El número de cargas el cual

lleva cada ión

La concentración de los iones

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52

Conductancia de un Electrolito en Términos

de las Velocidades de los Iones

Consideremos una solución de un electrolito en las siguientes

condiciones experimentales:

• Concentración es c

• Grado de ionización es α (sabemos que para electrolitos fuertes

α = 1)

• Concentración de cationes es c+

• Concentración de aniones es c-

• Intensidad del campo eléctrico aplicado E

• Velocidades del catión y el anión en este campo a la

concentración dada v+ y v-

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53

Conductancia de un Electrolito en Términos

de las Velocidades de los Iones

Consideremos un plano de área A en la solución perpendicular a la

dirección del flujo de la corriente:

+ -

v+t

A

Conducción

Electrolítica

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54

En un tiempo t, cualquiera de los cationes que estaban

originalmente localizados en el plano A habrán viajado una distancia v+t

hacia el cátodo.

La cantidad de carga transferida a través del área A es un tiempo t

por los cationes, será igual a la cantidad de carga transportada por los

cationes que están confinados dentro del block de área A y longitud v+t.

El volumen de este block de solución es v+tA y la concentración de

cationes en la solución es c+.

La cantidad de cationes contenidos en el block es c+v+tA.

La carga llevada por una mol de cationes es el producto del número

de carga, z+ y la constante de Faraday, F.

La cantidad de carga transferida a través del área A por los cationes

en un tiempo t es c+ v+tAz+F.

Conductancia de un Electrolito en Términos

de las Velocidades de los Iones

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55

Conductancia de un Electrolito en Términos

de las Velocidades de los Iones

Similarmente, los aniones llevarán una cantidad de carga c-v-tAz-F a

través del área A en un tiempo t.

La velocidad de transferencia de carga por los cationes y los aniones

respectivamente se obtiene dividiendo c+v+tAz+F y c-v-tAz-F entre el

tiempo t.

La rapidez de transferencia de carga es igual a la corriente

I+ = c+v+z+FA y I- = c-v-z-FA ……(17)

La corriente total I = I+ + I-, por esto

I = c+v+z+FA + c-v-z-FA ……(18)

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56

Conductancia de un Electrolito en Términos

de las Velocidades de los Iones

Si una mol del electrolito provee υ+ cationes y υ- aniones, entonces:

c+= +αc y c-= -αc

Sustituyendo en la ecuación 18

I = +αcv+z+FA + -α cv- z-FA

= αcFA(+v+z+ + -v-z-)

La densidad de corriente j = I/A así

j = αcF(+v+z+ + -v-z-) …… (19)

Los electrolitos obedecen la ley de Ohm, las velocidades de los iones

deben ser proporcionales a la intensidad del campo eléctrico, así que:

v+ = μ+E y v- = μ-E

en donde μ+ y μ- son las movilidades del catión y el anión,

respectivamente. Aunque ellas se refieren al campo eléctrico varían con

la concentración.

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57

Conductancia de un Electrolito en Términos

de las Velocidades de los Iones

Sustituyendo a partir de las ecuaciones (20) en la ecuación (19):

j = αcFE(+m+z+ + m-z-)

De acuerdo a que la conductividad = J/ E

= αcF (m+z+ + m-z-)

Además, de Λ = /c, de aquí

Λ = αF( m+z+ + m-z-) ……(21)

A dilución infinita, α será la unidad aún para electrolitos débiles, y si

denotamos las movilidades límites del catión y el anión bajo estas

condiciones por μ+∞ y μ-

∞ respectivamente, tenemos:

Λ∞ = F(v+z+m+∞ + v-z-m-

∞) ……(22)

Comparando con la ecuación (16) veremos que

Λ+∞ = z+m+

∞F y Λ-∞ = z-m-

∞F ……(23)

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58

La fracción de corriente total que una especie

particular de ion lleva se conoce como número

de transporte (t) de ese ion.

La suma de los números de transporte de todas

las especies de iones en solución será igual a la

unidad.

Números de Transporte

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59

Recordando que:

I+ = c+v+z+FA e I- = c-v-z-FA

La corriente total es dada por :

I = c+v+z+FA + c-v-z-FA

y el número de transporte del catión, t+, a la concentración

c del electrolito es:

I

I

A FzvA Fzv

FAzvt

cc

c ……(24)

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60

En un electrolito univalente:

c+ = c- z+ = z-

Entonces la ecuación (24) se reduce a

Los números de transporte varían con la concentración.

Como las velocidades de los iones están relacionadas a sus

movilidades:

vv

vt

……(25)

vv

vt

……(20) Ev m Ev m

……(26)

y

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61

La ecuación (24) puede también expresarse

y recordando que

……(27)

cc

z z

zt

mm

m

cc

c

cc

z z

zt

mm

m

cc

c

z z

zt

mm

m……(28)

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62

Considerando la relación entre conductividades molares y

movilidades

para el caso especial a dilución infinita la ecuación (28)

podrá escribirse:

F

mz F

mz ……(23) y

t

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63

ó aplicando la ecuación (16)

Se determinan experimentalmente

A partir de lo anterior:

……(16)

t

t

Se calculan

1tt ……(31)

……(29)

……(30)

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64

Determinación de números de transferencia

Aparato de transferencia por el método de Hittorf

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65

REGLA DE HITTORF

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66

MÉTODO DE LA FRONTERA

MÓVIL

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67

Unidad 2.3

Coulombímetros y Leyes de

Faraday

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68

COULOMBÍMETROS

La cantidad de carga que pasa a través de una celda puede

determinarse al medirse la corriente como una función del

tiempo y determinando el área bajo la curva corriente –

tiempo resultante. Para esto se emplea un galvanómetro

calibrado con una respuesta – tiempo corta.

Alternativamente, los coulombímetros químicos son

extensamente empleados. Consisten en una celda

electrolítica en serie con una celda experimental, por eso la

misma cantidad de electricidad pasa por ambas. La

reacción química del ánodo o del cátodo del

coulombímetro debe ocurrir con 100% de eficiencia y debe

ser fácil y exactamente medida

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69

COULOMBÍMETRO DE YODO

El yodo formado en el ánodo se adapta muy bien para medir muy pequeñas

cantidades de electricidad y puede determinarse espectroscópicamente empleando

soluciones estándar de yodo (± 1mg de I2 ≡ 0.76 C). Mide cantidad de electricidad

tan bajas como 0.1%.

+ -

e- e-

1. Solución al 10% de KI

2. Anolito: Solución concentrada de KI

3. Catolito: Solución acuosa estándar de I2 en

KI

Cuando la corriente pasa:

+ Ánodo:

KI – e- ½ I2

+ Cátodo

½ I2 + e- I-

1

2 3

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70

COULOMBÍMETRO DE COBRE

El coulombímetro de cobre sirve para medir ciertas cantidades de electricidad y es

bastante exacto para la mayor parte de los propósitos.

Mide cantidades de electricidad por arriba de 0.1 F

1. Ánodo y cátodo son placas de cobre

2. La solución electrolítica está constituida por

CuSO4 en agua y una pequeña cantidad de

EtOH

Durante el experimento el ánodo se disuelve:

Cu0 (s) Cu2+ (ac)

Y sobre el cátodo el Cu2+ se deposita

Cu2+ (ac) Cu0 (s)

1

2

La ganancia en peso del cátodo proporciona el número de coulombios pasados

(0.3290 mg, el equivalente electroquímico del cobre, se depositan por el paso de 1C).

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71

COULOMBÍMETRO DE PLATA

Éste es el más exacto de los coulombímetros y puede usarse midiendo:

a) Cuánta plata metálica se ha depositado sobre un electrodo inerte (cátodo de

platino) o

b) Cuánta Ag+ se obtiene a partir de la disolución del ánodo.

1. Ánodo de plata

2. Rejilla porosa para colectar cualquier

partícula sólida que se desprenda del ánodo,

previniendo que se deposite sobre el cátodo.

3. Solución acuosa de AgNO3 al 15%

4. El cátodo es un crisol de platino el cual se

pesa antes y después del experimento

1

2

3

4

+

-

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72

Leyes de Faraday de la Electrólisis

Primera Ley de Faraday.

La masa de un elemento depositado en cualquiera de los

electrodos durante la electrólisis es directamente proporcional

a la cantidad de carga Q que pasa a través de un electrolito.

La carga Q se obtiene integrando la corriente eléctrica I(t) con

respecto al tiempo.

t

dttIQ0

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73

En los casos más simples, cuando la corriente es constante, la

expresión se reduce a:

Leyes de Faraday de la Electrólisis

Q = I t

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74

Leyes de Faraday de la Electrólisis

Celda

Electrolítica

Ánodo Cátodo

Electrolito

e-

e-

e-

e-

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75

Leyes de Faraday de la Electrólisis

Segunda Ley de Faraday.

La masa producida de diferentes sustancias por la misma

cantidad de electricidad es directamente proporcional a las

masas molares de las sustancias en cuestión, e inversamente

proporcional al número de electrones en cada semirreacción.

Esto significa que z moles de electrones se necesitan

para descargar un ión Xz+ ó Xz-.

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76

Leyes de Faraday de la Electrólisis

Ejemplo:

Al3+ + 3e- Al0

Ca2+ + 2e- Ca0

Na+ + e- Na0

Se crearían con un faradio:

9 g de Al0 (1/3 mol)

20 g de Ca0 (1/2 mol)

23 g de Na0 (1 mol)

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77

Leyes de Faraday de la Electrólisis

A = ánodo

C = cátodo

e- e-

e-

e-

NaCl

fundido

CaCl2

fundido

Al2O3

fundido

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78

Leyes de Faraday de la Electrólisis

En donde:

m es la masa producida en el electrodo en gramos.

Q es la carga eléctrica total que pasa por la solución en

coulombios.

q es la carga del electrón = 1.602 x 10-19 C/electrón.

n es el número de la valencia de la sustancia como ión en la

solución.

F = qNA = 96,485 C mol-1 Constante de Faraday.

M es la masa molar de la sustancia en g/mol

NA es el número de Avogadro = 6.022 x 1023.

Las leyes pueden combinarse para dar la relación:

n

QM

molC 96,485

1

n

QM

F

1

n

QM

qN

1

N

M

qn

Qm

1-

AA