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NUMEROS DE TRANFERENCIA POR EL METODO DE FRONTERA MOVIL UNIVERSIDAD DEL CAUCA Facultad de Ciencias Naturales, Exactas y de la Educación Departamento de química 9 de septiembre de2014 Daira Ipaz, Ximena Correa Johnny Vilard

INTRODUCCION: El método de frontera móvil para medir los números de transferencia, consta de un tubo con dos electrodos fijos en los extremos que contiene dos soluciones con un ion en común. El sistema está dispuesto de forma que garantiza una frontera nítida entre las soluciones; gracias a la diferencia en el índice de refracción de las soluciones o, en algunos casos, a la diferencia de color.

OBJETIVO: Por medio del método de frontera móvil, determinar la movilidad de los iones.

Diagrama de flujo:

limpiar electrodos

llenar pipeta

registrar tiempo , al paso de cada graduacion de la pipeta

mantener corriente cte.

Montaje experimental

tomar datos por 40 min.

Figura Nº 1

Datos experimentales, resultados:

cálculos

t(s)

V(ml)

t(s)

V(ml)

1,07

0,01

12,04

0,18

1,5

0,02

12,32

0,19

2,48

0,03

13,2

0,2

3,31

0,04

13,53

0,21

4,29

0,05

14,4

0,22

5,14

0,06

15,2

0,23

5,55

0,07

15,42

0,24

6,28

0,08

16,27

0,25

6,57

0,09

17,1

0,26

7,31

0,1

17,45

0,27

8,04

0,11

18,19

0,28

8,33

0,12

18,57

0,29

9,04

0,13

20,06

0,3

9,36

0,14

20,42

0,31

10,16

0,15

21,26

0,32

10,55

0,16

22,17

0,33

11,24

0,17

22,56

0,34

y

Grafico N° 1

volumen desplazado vs tiempo y = 0,0158x - 0,0124 R² = 0,9899

0,18 0,16

volumen (mL)

0,14

V(ml)

0,12 0,10

Lineal (V(ml))

0,08 0,06 0,04 0,02

De la grafica se puede sacar la pendiente que representa la variación del volumen con respecto al tiempo

Cuando se pasa corriente a la solución electrolítica (reacción química que no es espontanea) de baja concentración en un tiempo corto determinado se observa una diferencia de color verde muy claro, en la cual hay una migración del ion H+ al cátodo (figura Nº 1). Para cuantificar el número de transporte del ion H+ se debe tener en cuenta que la corriente total, es igual a la suma de corriente que transportan los cationes y los aniones Sabemos que la solución electrolítica tiene una relación 1:1, y necesitamos conocer la corriente de un solo ion. En nuestra practica experimental, el volumen utilizado es muy pequeño (1.0 ml); y la concentración igual (0.3M), lo que nos garantiza de alguna manera, que el número de moles es igual en todo el recorrido, por lo que podemos decir que el número de moles que hay en la solución es igual a: Mol= [HCl]*V Por otra parte la corriente que es transportada por todos los iones H+, se halla de la siguiente manera:

0,00

0

5

10

tiempo (s)

15

ec.1

Donde:

= (0.2276)(8.65A) =1.969 A

C= 0.0003 mol/mL V= 0.34 ml (volumen de desplazamiento) Z= 1 F = 96484.5561 C/mol

Si cambiamos el Amperaje teórico (guía de laboratorio) nos da lo siguiente = (0.2276)(10A) = 2.276 A

Reemplazando nos queda:

Para hallar el número de transferencia del Cl-, tomamos en cuenta que por definición El número de transferencia de un ión es la fracción de corriente transportada por él y la corriente total

Al comparar

experimentalmente con un

amperaje de promedio de 8,60 A con teórico con amperaje 10 se puede decir que la cantidad de electricidad transportada por los cationes es menor y por lo tanto al ser directamente proporcional a reduce el transporte de iones H

este también +

ANALISIS:

Por otro lado para calcular la cantidad de electricidad transportada por los cationes experimentalmente con promedio de amperaje de 8.65 utilizamos la siguiente ecuación:

Los electrolitos en solución se comportan en forma diferente a los conductores metálicos, dado que se mueven para transportar la carga.la forma en la que se distribuye la carga entre el catión y el anión, se expresa por medio de los números de transferencia. En nuestro experimento, utilizamos el método de frontera móvil. Cuando encendemos la fuente del sistema, empieza a circular corriente por el circuito, generando que los iones del electrolito sufran electrolisis y se desplacen a causa del campo eléctrico generado por la corriente.

Despejando

En nuestra práctica, se utilizo el verde de malaquita como indicador colorante, con el fin de poder observar claramente la frontera, que se desplazaba a la misma

y De las cuales se deduce que la suma de los números de transporte del catión y del anión da uno Entonces, remplazando tenemos que: 0.1798 = 0.8201 para el Cl-

velocidad a la que se mueven los iones H+ hacia el cátodo. La ecuación de la recta, nos permitió obtener el valor de

, ya que la

pendiente de la recta es la derivada de la posición con respecto al tiempo. El coeficiente de correlación lineal, fue de 0.9972, lo que nos indica que los datos experimentales siguen un buen comportamiento línea que es de esperarse, ya que la corriente es continua, por lo que el movimiento es siempre constante y en el mismo sentido. Una dificultad de este método de frontera móvil, es que no se puede realizar en un periodo largo de tiempo debido a que el gradiente de concentración por el flujo de corriente causa una difusión del electrolito de las regiones de mayor concentración a las de menor concentración, con tendencia a neutralizar el efecto que se va a medir. Conclusiones: Si se aumenta la concentración de HCl teóricamente debería aumentar el número de transferencia de H+, ya que es directamente proporcional a observa en la ecuación Nº1.

El número de transferencia de un ion depende de cuáles son los otros iones que están presentes y de sus concentraciones relativas.

, como se

Se logro determinar experimentalmente los números de transporte para una solución de concentración particular

La transferencia del número de iones por método de frontera móvil depende de la cantidad de corriente que pasa a través de la solución y la concentración. Bibliografía: http://www.oocities.org/ar/ehenquin/mo v_iones_en_scion.pdf. https://docs.google.com/viewer?a=v&pid =sites&srcid=ZGVmYXVsdGRvbWFpbnxma XNpY29xdWltaWNham9obm55fGd4OjQ0Y zk2MTgxOGQyYjYyOGY. MACDONALD, D. D. and OWEN, D. Can. J. Chem. 1973, 51, 2748