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LU13FQB

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS (Universidad del Perú, Decana de América)

FACULTAD DE QUÍMICA E INGENIERÍA QUÍMICA DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE FISICOQUÍMICA ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA PRACTICA N°6 CONDUCTIVIDAD DE SOLUCIONES ELÉCTRICAS

Profesora: Consuelo Carasas Alumno: Loayza Ortiz, Sandra Elena

Código: 15070063

Fecha de realización de la práctica:24 de octubre del 2016 Fecha de entrega de informe: 31 de octubre del 2016

Lima-Perú 2016-II 1

ÍNDICE

1. Resumen ...................................................................................................... 3

2. Introducción .................................................................................................. 4

3. Principios Teóricos ....................................................................................... 5

4. Detalles experimentales ............................................................................... 9

5. Tabulación de datos y resultados experimentales ...................................... 11

6. Ejemplos de cálculos .................................................................................. 16

7. Análisis y discusión de resultados .............................................................. 21

8. Conclusiones y recomendaciones .............................................................. 22

9. Bibliografía .................................................................................................. 23

10. Anexos ........................................................................................................ 24

2

RESUMEN

El objetivo de esta experiencia fue determinar la conductividad de soluciones acuosas de electrolitos fuertes y débiles. Las condiciones de laboratorio en las que se trabajó fueron presión: 756 mmHg, temperatura: 22°C y humedad relativa: 93%. En esta experiencia, primero se preparó una solución de KCl 0.01 M. Luego se halló la normalidad corregida del NaOH, previamente valorada con biftalato de potasio, donde usamos 0.0209 g de biftalatato, con lo cual nos arrojó una normalidad corregida de NaOH de 0.0138 N , y se usó este para hallar la normalidad corregida del HCl y CH3COOH , para después preparar soluciones diluidas de estos 2 ácidos al 0.01 N, 0.002 N y 0.00064 N. Terminado de preparar las distintas soluciones, se procedió a medir la conductividad eléctrica de cada solución preparada, para ello se calibró el instrumento haciendo uso de la solución estándar de H17030, luego se midió la conductividad de cada solución empezando por el KCl , y luego los ácidos. Los valores obtenidos para la constante de ionización del CH3COOH fue de 1.2.3181×10−5 y para la conductividad límite del HCl: 414.54 S.cm2.eq−1 y del CH3COOH:400S.cm2.eq−1, obtenidas ambas gráficamente. Comparando estos resultados con los datos teóricos dan un porcentaje de error: de 18.91 % , 3.41% y 8.91% . Como una conclusión podemos decir que en los electrolitos débiles, la conductividad equivalente aumenta considerablemente con la dilución debido a que el soluto se disocia cada vez más a mayor dilución, dando un aumento considerable en el número total de iones, que son los transportadores de la corriente. Para un buen desarrollo de la experiencia se recomienda que la medición de la conductividad eléctrica, se debe hacer con mucho cuidado y observando detenidamente si en la celda hay burbujas de aire ya que la conductividad del aire afecta la medición que se desea hacer.

3

INTRODUCCIÓN

Conductividad es la capacidad que tiene la materia de conducir la corriente eléctrica; en los electrolitos está directamente relacionada con el número de iones presentes en la solución, ya que estos conducen la corriente. Los electrolitos fuertes conducen fácilmente la corriente eléctrica porque poseen mucho iones, mientras que los electrolitos débiles la conducen con dificultad porque tienen pocos. Tiene extensas aplicaciones analíticas más allá de las titulaciones conductométricas. Algunas de las otras aplicaciones son revisar la calidad del agua, determinar el contenido de humedad del suelo y preparar soluciones de concentraciones conocidas. El uso principal de las mediciones conductométricas en química inorgánica es determinar la naturaleza de los electrolitos formados por sales inorgánicas. También tiene aplicaciones biológicas de la determinación de la conductividad, permite determinar concentración iónica aproximada del plasma sanguíneo y otros líquidos biológicos, esta dependerá de la concentración de iones Na+, Cl¯, HCO3¯. Las diferencias en conductividad se deben a la diferencia en movilidad de los iones que contienen los líquidos biológicos, ya que existe poca variación en la concentración de cada uno; por ejemplo el jugo gástrico tiene una concentración de cloruro similar a la del plasma, pero la conductividad es 4 veces mayor debido a que la movilidad de H+. En el caso de fibrosis quística de páncreas, insuficiencia de glándulas suprarrenales, la proporción de NaCl se eleva y puede determinarse por conductividad específica. También se puede calcular el volumen de glóbulos rojos (el plasma si conduce, los glóbulos rojos no), y se ha utilizado para estudiar permeabilidad de membrana celular para determinar iones que se intercambian.

4

PRINCIPIOS TEÓRICOS Conductividad La conductividad eléctrica la podemos definir como la capacidad de un cuerpo, de permitir el paso de la corriente eléctrica a través de si. La conductividad eléctrica puede presentarse en los diferentes estados de la materia, como el estado líquido, sólido y gaseoso. A continuación, solo se considerará las disoluciones acuosas, que utilizan agua líquida como solvente. La Conductividad en este tipo de disolución está relacionada con la presencia de solutos iónicos en el disolvente, cuya disociación genera iones positivos y negativos capaces de transportar la corriente eléctrica a través de la solución. Podemos dividir a los solutos en dos categorías: electrolitos y no electrolitos. No electrolitos: se caracterizan porque sus disoluciones con conducen la electricidad. Se disuelven como moléculas neutras que no pueden moverse en presencia de un campo eléctrico. (metanol). Electrolitos: las disoluciones acuosas de estas sustancias conducen la electricidad. En disolución estos solutos se disocian en iones. (NaCl). La conductividad de las disoluciones se puede expresar como :

Conductividad eléctrica (L) La conductividad eléctrica se define como la inversa de la resistencia ofrecida por una solución al paso de la corriente eléctrica. Su unidad es el mho , ohmn-1 o siemens (S).

Donde δ es la resistividad

1 δ

y es la conductividad específica, la cual depende de la

naturaleza del electrolito y su concentración, y se expresa en S.cm-1 ; y A/𝑙 depende de aspectos geométricos relacionados con la celda de conductividad.

5

Ordenando adecuadamente la ecuación (2) se tiene:

1

La relación (δ) se denomina constante de celda, donde: 𝑙 es distancia entre los electrodos y A área de los mismos. Conductividad equivalente (Λ) Es la conductividad generada por cada eq – g/L expresa en S.cm2.eq-1

de los iones en disolución. Se

Donde N es la normalidad de la solución. El significado de la conductancia equivalente puede captarse, imaginando una celda de 1cm cuadrado y de una altura indefinida. Dos de las paredes opuestas son de metal y actúan como electrodos. Cuando se llena la celda a una altura de 1cm, el valor recíproco de la resistencia es la conductividad específica. Cuando se llena la celda con un volumen V determinado, de solución que contenga 1 equivalente-gramo de un electrolito disuelto, la solución alcanzará una altura de V centímetros en la celda, y el valor reciproco de la resistencia medida será la conductancia equivalente. Conductividad equivalente infinita ( 𝚲∞ ) Es el valor al cual tiende la conductividad equivalente de todas las soluciones electrolíticas al aumentar la dilución. De acuerdo al valor de la conductividad, los electrolitos se pueden clasificar en: a) Fuertes: Los que poseen una conductividad eléctrica elevada y ligero aumento de ésta con la dilución. Ej. : HCl b) Débiles: Los que se caracterizan por poseer conductividad eléctrica baja y gran aumento con la dilución. Ej.: CH3COOH

6

Si se relaciona la conductividad equivalente de un electrolito fuerte con la raíz cuadrada de la concentración, eq – g/L , se obtiene una línea recta que extrapolada a concentración igual a cero, da un valor exacto de la conductividad equivalente límite, cumpliéndose con la Ley de Kohlrausch: Λ = Λ ∞ − k(N)1/2

Ionización de los electrolitos débiles Los electrolitos débiles no cumplen con la Ley de Kohlrausch. El proceso de disociación de un electrolito débil puede ser representado por 𝐻𝐴 ⇌ H+ + Ay eligiendo los estados de referencia adecuados, se tiene la siguiente expresión para la constante de equilibrio del proceso de disociación:

Arrhenius sugirió que el grado de disociación de un electrolito débil, como el ácido acético, podría calcularse basándose en la conductancia ya medida del electrolito y en la conductancia equivalente a dilución infinita. Si el cambio en la conductancia de los iones a causa de la concentración, se considera despreciable y se supone que la única influencia de la dilución sobre la conductancia equivalente de un electrolito débil consiste en el aumento de la disociación de los iones. El electrolito no disociado, no tiene conductancia porque no está cargado. Si en la solución se tiene 1 equivalente de electrolito, habrá α equivalentes de cada ion.

La constante de disociación para electrolitos débiles, también se puede expresar en función al grado de disociación:

7

Combinando las ecuaciones (5) y (6) y reordenando los términos adecuadamente se obtiene la Ley de dilución de Ostwald:

Esta ecuación es lineal, donde

1 Λ∞

y Λ ∞ 2 . 𝑘𝑖 son magnitudes constantes, y el grafico

1

de Λ vs CΛ, permite calcularlas. Factores que Modifican la Conductividad 

 



Tipo de solvente. Cuando el solvente presenta polaridad parecida o igual a la del soluto, mayor será la disociación de este, lo mismo que su conductividad. Temperatura. En general, a mayor temperatura mayor es la disociación y también la conductividad. Concentración. Para las soluciones diluidas, al aumentar la concentración de electrolito,aumenta la conductividad. En soluciones concentradas, las interacciones entre iones de carga contraria son fuertes provocando que la disociación disminuya, por lo tanto, la conductividad ya noaumenta aunque aumente la concentración, e incluso puede disminuir. Fuerza del electrolito. Los electrolitos fuertes conducen mejor la corriente eléctrica que los débiles, porque se disocian casi completamente.

Conductimetro El conductímetro o conductivímetro es un aparato que mide la resistencia eléctrica que ejerce el volumen de una disolución encerrado entre los dos electrodos. El aparato mide la resistencia, y dependiendo del electrodo, realiza las operaciones necesarias y muestra la conductividad en la pantalla.

Fig.1. Conductimetro

8

DETALLES EXPERIMENTALES Materiales         

Conductímetro Erlenmeyers de 250ml Pipetas Fiolas Bureta Probeta Vasos Bagueta Papel filtro

Reactivos      

NaOH ≅0.01 N HCl ≅0.05N HAc ≅0.05N KCl QP Solución estándar H17030 Biftalato de potasio

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

1. Preparación y valoración de soluciones a) Prepare 100 mL de solución de KCl 0.001 M b) Prepare 250 mL de diluciones de CH3COOh y de HCl de concentraciones 0.001; 0.002 y 0.00064 N a partir de la solución de 0.05 N. c) Valore las soluciones de NaOH , HCl y CH3COOH proporcionadas, así como las soluciones preparadas en b) , para la soda use biftalato de potasio como patrón primario.

9

2. Calibración de aparato a) En una probeta adecuada, limpia y seca , cierta la cantidad necesaria de solución estándar H17030 y sumerja un termómetro y anote la temperatura. b) Lave el electrodo con agua destilada y seque adecuadamente. c) Sumerja en la solución y realice movimientos rotacionales del electrodo con la finalidad de eliminar las burbujas de aire atrapadas en la celda. d) Encienda el instrumento con el control correspondiente. ajuste el valor de la temperatura. Así mismo con la perilla respectiva ajuste el valor de la conductividad de tablas del estándar, a la temperatura correspondiente. e) Regrese la solución estándar en el frasco, lave y seque el electrodo.

3. Lectura de la conductividad de soluciones a) Coloque en la probeta aproximadamente 30 mL de solución de HCl, mida la temperatura e introduzca el electrodo limpio y seco en la solución cuidando que no queden burbujas atrapadas como en 2. C) , anote la lectura y descarte la solución. b) Sin enjuagar la probeta , coloque una nueva porción de solución y repita el procedimiento de eliminación de burbujas. Elija un rango adecuado de conductividad .Si la escala marca solo 1 en el extremo izquierdo y ninguna lectura en el derecho, significa que el rango de conductividad debe ser mayor , en este caso debe usar el siguiente rango mas alto. c) Repita todo el procedimiento para las soluciones preparadas 1 b) d) Después de completar la lectura , apague el instrumenti .Lave y seque el electrodo

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TABULACIÓN DATOS Y RESULTADOS EXPERIMENTALES

 Tablas de datos experimentales

TABLA N°1. Condiciones experimentales de laboratorio

Presión atmosférica (mmHg)

Temperatura T(ºC) 22

% (HR)

756

93

TABLA N°2: Valoración del NaOH con BHK

W

BHK

(g)

0.0209

Vgast.NaOH (mL)

P.E.BHK (gr/eq)

NNaOH (N) (corregida)

204.22

0.0138

7.5

TABLA N°3: Valoración del 𝐻𝐶𝑙 ≅ 0.05𝑁 con 𝑁𝑎𝑂𝐻 ≅ 0.01𝑁

𝑽𝑯𝑪𝒍

2 mL

𝑽𝑵𝒂𝑶𝑯 𝒈𝒂𝒔𝒕𝒂𝒅𝒐

6.1 mL

𝑵𝒄𝒐𝒓𝒓𝒆𝒈𝒊𝒅𝒂 𝑯𝑪𝒍

0.04209 N

11

TABLA 4: Valoración del 𝐻𝐴𝑐 ≅ 0.05𝑁 con 𝑁𝑎𝑂𝐻 ≅ 0.01𝑁

𝑽𝑯𝑨𝒄

2 mL

𝑽𝑵𝒂𝑶𝑯 𝒈𝒂𝒔𝒕𝒂𝒅𝒐

6.3 mL

𝑵𝒄𝒐𝒓𝒓𝒆𝒈𝒊𝒅𝒂 𝑯𝑨𝒄

0.04347 N

TABLA N°5: Medidas de las conductividades de las soluciones SOLUCIONES

N(0.01)

N(0.002)

N(0.00064)

𝑯𝑪𝒍

3.53 mS

834 µS

237 µS

𝑯𝑨𝒄

184.1 µS

77.6 µS

43.1 µS

𝑲𝑪𝒍

1243 µS

-

-

 Tabla de datos teóricos

TABLA N°6: Datos de las constantes de ionización y de conductividad específica

𝒌 (𝑨 𝟐𝟏°𝑪)

𝑲𝑪𝒍

2.501 × 10−3 𝑆/𝑐𝑚 𝑯𝑨𝒄

𝑲𝒊

𝚲∞

1.8 × 10−5

367.27 𝑆. 𝑐𝑚2 . 𝑒𝑞 −1

𝑯𝑪𝒍

𝚲∞ 400.55 𝑆. 𝑐𝑚2 . 𝑒𝑞 −1

12

 Tabla de resultados :

CONDUCTIVIDAD ESPECÍFICA:

TABLA N°7: Conductividades específicas obtenidas para el 𝐻𝐶𝑙

𝑵𝑯𝑪𝒍

𝑪𝒐𝒏𝒔𝒕𝒂𝒏𝒕𝒆 𝒅𝒆 𝒄𝒆𝒍𝒅𝒂 (𝒄𝒎−𝟏 )

0.01N

1.0241

3.6151 × 10

0.002N

1.0241

8.5410 × 10−4

0.00064N

1.0241

2.4271 × 10−4

𝒌(𝑺/𝒄𝒎) −3

TABLA N° 8 : Conductividades específicas obtenidas para el 𝐻𝐴𝑐

𝑵𝑯𝑨𝒄

𝑪𝒐𝒏𝒔𝒕𝒂𝒏𝒕𝒆 𝒅𝒆 𝒄𝒆𝒍𝒅𝒂 (𝒄𝒎−𝟏 )

𝒌(𝑺/𝒄𝒎)

0.01N

1.0241

1.8854 × 10−4

0.002N

1.0241

7.9470 × 10−5

0.00064N

1.0241

4.4139 × 10−5

CONDUCTIVIDAD EQUIVALENTE OBTENIDA:

TABLA 9: Conductividades equivalentes obtenidas para el 𝐻𝐶𝑙

𝚲𝑯𝑪𝒍 (𝑺. 𝒄𝒎𝟐 . 𝒆𝒒−𝟏 )

(𝑵𝑯𝑪𝒍 )𝟏/𝟐

−3

361.51

0.10

0.002N

8.5410 × 10−4

427.05

0.0447

0.00064N

2.4271 × 10−4

379.2344

0.0253

𝑵𝑯𝑪𝒍 0.01N

𝒌𝑯𝑪𝒍 (𝑺/𝒄𝒎) 3.6151 × 10

13

TABLA N°10: Conductividades equivalentes obtenidas para el HAc

𝑵𝑯𝑨𝒄

𝒌𝑯𝑨𝒄 (𝑺/𝒄𝒎)

𝚲𝑯𝑨𝒄 (𝑺. 𝒄𝒎𝟐 . 𝒆𝒒−𝟏 )

1/ 𝚲

C𝚲

0.01N

1.8854 × 10−4

18.854

0.0530

0.1885

0.002N

7.9470 × 10−5

39.735

0.0252

0.0795

0.00064N

4.4139 × 10−5

68.9672

0.0145

0.0441

Datos para el grafico:

Tabla N°11: Gráfica N°1 𝚲 𝐯𝐬 √𝑵 (𝑷𝒂𝒓𝒂 𝒆𝒍 𝑯𝑪𝒍) 𝚲 (𝑬𝑱𝑬 𝒀)

√𝑵 (𝑬𝑱𝑬 𝑿)

𝟑𝟔𝟏. 𝟓𝟏

0.10

427.05

0.0447

379.2344

0.0253

Tabla N°12: Gráfica N°2 𝟏 𝐯𝐬 𝐂 𝚲 (𝑷𝒂𝒓𝒂 𝒆𝒍 𝑯𝑨𝒄) 𝚲 𝟏/𝚲 (𝑬𝑱𝑬 𝒀)

𝑪 𝚲 (𝑬𝑱𝑬 𝑿)

0.0530

0.1885

0.0252

0.0795

0.0145

0.0441

14

Tabla N°13: Conductividades Equivalentes al Límite para el 𝐻𝐴𝑐 y los grados de disociación 𝑵𝑯𝑨𝒄

𝚲𝑯𝑨𝒄 (𝑺. 𝒄𝒎𝟐 . 𝒆𝒒−𝟏 )

𝚲∞ (𝑺. 𝒄𝒎𝟐 . 𝒆𝒒−𝟏 )

𝛂𝑯𝑨𝒄

0.01N

18.854

400

0.0471

0.002N

39.735

400

0.0993

0.00064N

68.9672

400

0.1724

TABLA N°14: Grados de disociación y las Constantes De Ionización

𝑵𝑯𝑨𝒄

𝛂𝑯𝑨𝒄

𝑲𝒊

0.01N

0.0471

2.3281 × 10−5

0.002N

0.0993

2.1895 × 10−5

0.00064N

0.1724

1.9034 × 10−5

 Tablas de porcentaje de error

TABLA N° 15: Porcentajes de error de la constante de ionización 𝐾𝑖 𝑵𝑯𝑨𝒄

𝑲𝒊 𝒕𝒆ó𝒓𝒊𝒄𝒐

𝑲𝒊 𝒆𝒙𝒑𝒆𝒓𝒊𝒎𝒆𝒏𝒕𝒂𝒍

%𝒆𝒓𝒓𝒐𝒓

0.01N

1.8 × 10−5

2.3281 × 10−5

29.34 %

0.002N

1.8 × 10−5

2.1895 × 10−5

21.64 %

0.00064N

1.8 × 10−5

1.9034 × 10−5

5.74 %

TABLA N°16: Conductividad Equivalente al Límite para el 𝐻𝐶𝑙 y el 𝐻𝐴𝑐

𝚲∞ (𝒆𝒙𝒑𝒆𝒓𝒊𝒎𝒆𝒏𝒕𝒂𝒍) 𝑯𝑪𝒍 𝑯𝑨𝒄

𝚲∞ (𝒕𝒆ó𝒓𝒊𝒄𝒐)

414.54(𝑆. 𝑐𝑚2 . 𝑒𝑞−1 ) 400.55(𝑆. 𝑐𝑚2 . 𝑒𝑞 −1 ) 400(𝑆. 𝑐𝑚2 . 𝑒𝑞−1 )

367.27(𝑆. 𝑐𝑚2 . 𝑒𝑞 −1 )

15

%𝒆𝒓𝒓𝒐𝒓 3.49% 8.91%

EJEMPLO DE CÁLCULO 1. Obtenga la constante de celda a partir de la medida de la conductividad del KCl. 𝑙

Sabemos que: 𝑘 = 𝐿 (𝐴) Dónde: 𝑘𝐾𝐶𝑙 𝑎 21°𝐶 = 1.273 × 10−3 𝑆/𝑐𝑚 𝐿 = 1243 𝜇𝑆

Reemplazando los valores se obtiene el valor de la constante de celda: 𝑙 𝑘 1.273 × 10−3 ( )= = = 1.0241 𝑐𝑚−1 𝐴 𝐿 1243 × 10−6

2. Determine las concentraciones exactas de las soluciones y diluciones.  Preparación de la solución de 100ml de KCl≅0.01N

𝑊𝐾𝐶𝑙 = 0.0745𝑔 𝑃𝐹𝐾𝐶𝑙 = 74.5𝑔/𝑚𝑜𝑙 0.0745𝑔 74.5𝑔/𝑚𝑜𝑙 𝑀= = 0.0100 𝑀 0.1𝐿 𝑀 = 𝑁×𝜃 → 𝜃 = 1 → 𝑁𝐾𝐶𝑙 = 0.0100 𝑁  Estandarización del NaOH≅0.01N con biftalato de potasio

𝑊𝐵𝐻𝐾 = 0.0204𝑔 𝑃𝐸(𝐵𝐻𝐾) = 204.22 𝑉𝑔𝑎𝑠𝑡𝑎𝑑𝑜 𝑁𝑎𝑂𝐻 = 7.5 𝑚𝐿 Sabemos que: 𝑁𝑁𝑎𝑜𝐻 × 𝑉𝑔𝑎𝑠𝑡𝑎𝑑𝑜 𝑁𝑎𝑂𝐻 = # 𝑒𝑞 𝑏𝑖𝑓𝑡𝑎𝑙𝑎𝑡𝑜

16

𝑊

𝑁𝑁𝑎𝑂𝐻 = 𝑃𝐸(𝐵𝐻𝐾)×𝑉𝐵𝐻𝐾

𝑔𝑎𝑠𝑡𝑎𝑑𝑜 𝑁𝑎𝑂𝐻

𝑁𝑁𝑎𝑂𝐻 =

0.0204 204.22 × 7.5 × 10−3

→ 𝑁𝑁𝑎𝑂𝐻 = 0.0138 𝑁  Estandarización del 𝐇𝐂𝐥 ≅ 𝟎. 𝟎𝟓𝐍 utilizando 𝐍𝐚𝐎𝐇 𝑁𝑁𝑎𝑂𝐻 × 𝑉𝑁𝑎𝑂𝐻 = 𝑁𝐻𝐶𝑙 × 𝑉𝐻𝐶𝑙 (0.0138 𝑀)(6.1 𝑚𝐿) = (𝑁𝐻𝐶𝑙 )(2 𝑚𝐿) → 𝑁𝐻𝐶𝑙 = 0.04209 𝑁  Estandarización del 𝐇𝐀𝐜 ≅ 𝟎. 𝟎𝟓𝐍 utilizando 𝐍𝐚𝐎𝐇 𝑁𝑁𝑎𝑂𝐻 × 𝑉𝑁𝑎𝑂𝐻 = 𝑁𝐻𝐴𝑐 × 𝑉𝐻𝐴𝑐 (0.0133 𝑁)(6.3 𝑚𝐿 ) = (𝑁𝐻𝐴𝑐 )(2 𝑚𝐿) → 𝑁𝐻𝐴𝑐 = 0.04347𝑁  Preparación de 250mL de soluciones de 0.01N, 0.002N y 0.00064N de 𝐇𝐀𝐜 ♦ 250mL de 𝑯𝑪𝒍 𝟎. 𝟎𝟏𝑵

♦ 250mL de 𝑯𝑨𝒄 𝟎. 𝟎𝟏𝑵

(250𝑚𝐿)(0.01𝑁)=(VHCl )(0.04209 N)

(250𝑚𝐿)(0.01𝑁) = (𝑉𝐻𝐴𝑐 )(0.04347𝑁) → 𝑉𝐻𝐴𝑐 = 57.51 𝑚𝐿

→ 𝑉𝐻𝐶𝑙 = 59.39 𝑚𝐿

♦ 250mL de 𝑯𝑨𝒄 𝟎. 𝟎𝟎𝟐𝑵

♦ 250mL de 𝑯𝑪𝒍 𝟎. 𝟎𝟎𝟐𝑵 (250𝑚𝐿)(0.002𝑁)=(VHCl )(0.04209 N)

(250𝑚𝐿)(0.002𝑁) = (𝑉𝐻𝐴𝑐 )(0.04347 𝑁) → 𝑉𝐻𝐴𝑐 = 9.201𝑚𝐿

→ 𝑉𝐻𝐶𝑙 = 11.879 𝑚𝐿

♦ 250mL de 𝑯𝑨𝒄 𝟎. 𝟎𝟎𝟎𝟔𝟒𝑵 (250𝑚𝐿)(0.00064𝑁) = (𝑉𝐻𝐴𝑐 )(0.04347𝑁)

♦ 250mL de 𝑯𝑪𝒍 𝟎. 𝟎𝟎𝟎𝟔𝟒𝑵 (250𝑚𝐿)(0.00064𝑁) =(VHCl )(0.04209 N)

→ 𝑉𝐻𝐴𝑐 = 3.68 𝑚𝐿

→ 𝑉𝐻𝐶𝑙 = 3.8 𝑚𝐿

17

3. 

Calcule para cada una de las soluciones su conductividad específica ( 𝒌) y su conductividad equivalente (𝚲): Para la solución de 𝐇𝐂𝐥 𝟎. 𝟎𝟏𝐍 𝑙

𝑳 = 𝟑. 𝟓𝟑 𝒎𝑺

𝑘 = 𝐿 (𝐴) (Conductividad específica)

𝑘 = 3.53 × 10−3 𝑆(1.0241 𝑐𝑚−1 ) = 3.6151 × 10−3 𝑆. 𝑐𝑚−1 Λ=k

1000 1000 = 3.6151 × 10−3 ( ) = 361.51 𝑆. 𝑐𝑚2 . 𝑒𝑞−1 𝑁 0.01

Del mismo modo se procede para el resto de soluciones. 4. Calcule para cada una de las soluciones su conductividad específica (𝒌) y su conductividad equivalente (𝚲):  Para la solución de 𝐇𝐂𝐥 𝟎. 𝟎𝟏𝐍 𝑙

𝑘 = 𝐿 (𝐴) (Conductividad específica) 𝑘 = 3.53 × 10−3 𝑆(1.273 × 10−3 ) = 3.6151 × 10−3 𝑆. 𝑐𝑚−1 Λ=k

1000 1000 = 3.6151 × 10−3 ( ) = 351.21 𝑆. 𝑐𝑚2 . 𝑒𝑞 −1 𝑁 0.01

Del mismo modo se procede para el resto de soluciones. 𝟏

5. Grafique 𝚲 𝐯𝐬 √𝑵 para el 𝑯𝑪𝒍 , y 𝚲 𝐯𝐬𝐂𝚲 𝐩𝐚𝐫𝐚 𝐞𝐥 𝑯𝑨𝒄:

𝚲 𝑯𝑪𝒍

HCl: 𝚲 vs √𝑵 440 430 420 410 400 390 380 370 360 350

y = -446.03x + 414.54 R² = 0.2601

0

0.02

0.04

0.06 √𝑵

Grafica 1.de 𝚲 vs √𝑵

18

0.08

0.1

0.12

HAc: 1/𝚲 vs C𝚲 y = 0.2639x + 0.0034 R² = 0.9988

0.06 0.05

1/ 𝚲

0.04 0.03 0.02 0.01 0 0

0.05

0.1

0.15

0.2

C𝚲

Grafica 2. 1/𝚲 vs C𝚲

6. Calcule la conductividad límite y la constante de ionización del 𝑯𝑨𝒄 y la conductividad límite para el 𝑯𝑪𝒍, de los gráficos obtenidos:  A partir de la gráfica N°1 se obtiene la conductividad límite del 𝐻𝐶𝑙 prolongando la recta hasta que la concentración sea igual a cero. 𝚲∞ (𝑯𝑪𝒍) = 𝟒𝟏𝟒. 𝟓𝟒 𝑺. 𝒄𝒎𝟐 . 𝒆𝒒−𝟏  Además a partir de la gráfica N°2 se obtiene la conductividad límite del 𝐻𝐴𝑐 de la misma manera que para el 𝐻𝐶𝑙. 𝚲∞ (𝑯𝑨𝒄) = 𝟒𝟎𝟎 𝑺. 𝒄𝒎𝟐 . 𝒆𝒒−𝟏  Para calcular el grado de ionización y la constante de ionización se usa para el 𝐻𝐴𝑐: Λ

𝛼 = Λ , para el 𝐻𝐴𝑐 0.01𝑁 𝛼 = ∞

𝛼2 𝑁

Luego 𝐾𝑖 = 1−𝛼 =

0.04712 ×0.01 1−0.0471

18.854 400

= 0.0471

= 2.3281 × 10−5 . Igualmente para la solución de

HCl.

19

7. Compare los resultados experimentales con los datos teóricos, para la constante de ionización del 𝑯𝑨𝒄, la 𝚲∞ (𝑯𝑨𝒄) 𝒚 𝚲∞ (𝑯𝑪𝒍):

 Para la constante de ionización: Hallamos un valor promedio de constantes de ionización: 𝐾𝑖(𝑒𝑥𝑝) 𝑝𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 = 2.1403 × 10−5 1.8 × 10−5 − 2.1403 × 10−5 %𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 = | | × 100% = 18.91% 1.8 × 10−5

 Para la 𝜦∞ (𝑯𝑨𝒄): %𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 = |

367.27 − 400 | × 100% = 8.91% 367.27

 Para la 𝜦∞ (𝑯𝑪𝒍): 400.55 − 414.54 %𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 = | | × 100% = 4.88% 400.55

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ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS

 Se observó que una parte fundamental es la valoracion, ya de los datos obtenidos de ahí servirán de base para proceder a hacer los diferentes cálculos. El volumen gastado de la valoración de hidróxido de sodio con biftalato de potasio es muy importante para las siguientes titulaciones.  Al momento de utilizar el conductimetro se debe calibrar a una cierta temperatura y utilizando la solución respectiva (H17030) para obtener resultados más precisos.  Después de hallar las conductividades eléctricas de las soluciones preparadas, se procedió a realizar los cálculos pedidos. Pero con las conductividades halladas se pudo demostrar, que los electrolitos fuertes son mayores que los electrolitos débiles  Se realizó una gráfica con la que se determinó la conductividad eléctrica a dilución infinita de los dos ácidos usados, luego comparándolas con los teóricos y obtener los porcentajes de error.  Con respecto a los porcentajes de error , en el caso de las constantes de ionización del HAc , los valores no fueron muy elevados: 29.34 % en 0.01 N, 21.64 en 0.002 N, 5.74 % en 0.00064 N.  EN el caso de los porcentajes de error de conductividad equivalente al límite, por parte del HCl fue el menor con 3.49% y por lado del HAc fue de 8.91 % , ambos valores bajos.

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CONCLUSIONES  Se puede determinar si un electrolito es fuerte o débil con ayuda del conductimetro.  En los electrolitos débiles, la conductividad equivalente aumenta considerablemente con la dilución debido a que el soluto se disocia cada vez más a mayor dilución, dando un aumento considerable en el número total de iones, que son los transportadores de la corriente  A medida que la concentración de la solución de un electrolito más diluido , su capacidad de conducir la electricidad disminuye . Si bien el agua permite que los iones se separen de la estructura y se muevan libremente. La cantidad del soluto también es importante para la conductividad.  La conductividad equivalente límite de un electrolito fuerte puede ser hallada en una gráfica 𝚲 𝐯𝐬 √𝑵, dan curvas bruscas con regresión lineal se puede observar una línea que resulta aproximadamente una recta, la cual extrapolando a concentración cero da un valor exacto de la conductividad equivalente límite del electrolito  Los electrolitos débiles en su gráfica 𝚲 𝐯𝐬 √𝑵 , dan curvas bruscas, por lo cual no pueden ser extrapoladas para una dilución infinita, hemos graficado con regresión lineal. RECOMENDACIONES  Se debe ser lo más preciso posible al tomar la masa del biftalato de potasio para hacer una buena valoración, ya que muchos cálculos dependen de la normalidad corregida hallada con esos datos.  Se debe evitar la presencia de aire (burbujas) en la celda al momento de medir la conductividad. La medición de la conductividad eléctrica, se debe hacer con mucho cuidado y observando detenidamente si en la celda hay burbujas de aire ya que la conductividad del aire afecta la medición que se desea hacer.  Al momento de cambiar de solución se debe lavar y secar con papel filtro, a pesar que se haya usado una disolución con los mismos componentes, ya que puede tener otra concentración e influiría al tomar los datos de la próxima muestra.

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BIBLIOGRAFÍA Libros:

 Gilbert Castellan. Fisicoquímica . 1º Edición. Editorial Fondo Educativo Interamericano Páginas 805 – 808  Marón S., Lando, ‟Fundamentos de Fisicoquímica‟. 1era Edición, Editorial Limusa, México, 1978. Páginas 918 - 920.  Pons Muzzo. Fisicoquímica .2º Edición. Editorial Universo S.A. Páginas 271274  Química General, Raymond Chang 10 Edición

Páginas Web:

 http://www.uv.es/qflab/2016_17/descargas/cuadernillos/qf1/castellano/Teoria/ Conductividad-F.pdf  http://www.bioquimica.dogsleep.net/Teoria/archivos/Unidad23.pdf  http://chemglobe.org/tabla-periodica/elemento/potasio/  http://www.drcalderonlabs.com/Metodos/Analisis_De_Aguas/CONDUCTIVIDA D.htm

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ANEXO

1. ¿Qué relación existe entre la conductividad y la concentración del soluto ? La conductividad de una solución es una medida de la facilidad con la cual la corriente eléctrica fluye a través de la solución. Esta varía con la temperatura y con la naturaleza y concentración del soluto. El valor de no es una cantidad muy útil para comparar la conductividad de diferentes solutos en soluciones de diferente concentración, esto es debido a que si una solución de un electrolito tiene mayor concentración que otra, la más concentrada tendrá mayor conductividad por tener más iones Variación de la conductividad con la concentración En la Fig. 2 se muestra la variación de la conductividad con la concentración para distintos electrolitos. El comportamiento general es el mismo para todos los electrolitos. Existe un aumento inicial de la conductividad a medida que aumenta la concentración hasta un valor máximo, lo que se explica por existir un mayor número de iones dispuestos para la conducción. A partir de un determinado valor de concentración, la conductividad comienza a disminuir, debido a que las interacciones asociativas entre los iones dificultan la conducción de la corriente. La conductividad molar depende de la concentración del electrolito. Sería independiente de la misma si la conductividad fuese directamente proporcional a la concentración, pero esto no es así debido a que la interacción entre los iones es disociativa a concentraciones bajas y asociativa a concentraciones altas

Fig*. Variación de la conductividad con la concentración para distintos electrolitos.

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2. Explique el fundamento teórico de la Ley de Kohlrausch

LEY DE KOHLRAUSCH La variación de la conductividad equivalente de un electrolito fue caracterizada experimentalmente por Kohlrausch, a una temperatura determinada, frente a la raíz cuadrada de la concentración, y, para algunos electrolitos, las gráficas obtenidas en el dominio de bajas concentraciones correspondían con bastante precisión a una línea recta. Éstas gráficas, para varios electrolitos se representan en la figura 1. Aquí se observa que aparecen dos tipos diferentes de comportamiento: aquellos electrolitos que presentan esencialmente variación lineal, se les agrupa entre los electrolitos fuertes; mientras que, los que se aproximan a la conductividad límite de forma casi tangencial, están agrupados como electrolitos débiles. De la figura 1 se puede observar una interesante relación al extrapolar los valores de las conductividades de los electrolitos hasta la dilución infinita, para obtener la llamada conductividad equivalente límite. Éstas conductividades, que se representan por Λo, son la base de la Ley de Kohlrausch o de la migración independiente de los iones. Fig. Variación de la Conductividad equivalente en función de

disoluciones acuosas de electrolitos, a 25°C

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para algunas

La conductividad del electrolito a dilución infinita se considera como resultado de las contribuciones de las dos clases de iones individuales que forman al electrolito. De esta forma, se introducen los conceptos de conductividades iónicas equivalentes, que para dilución infinita permiten establecer que: Λo = λo+ + λo- (Idealidad) La ley de Kohlrausch sugiere ahora, que la conductividad a dilución infinita de un electrolito depende de las contribuciones independientes de los iones que lo conforman. La independencia de éstas contribuciones se pone de manifiesto al comparar electrolitos que tienen algún ión común; pero la ley de Kohlrausch no suministra, y así debe destacarse, la forma de calcular las contribuciones individuales de los diferentes iones, solo permite evaluar variaciones (∆). La aplicación práctica e inmediata de la idea de una contribución independiente de los iones a dilución infinita, es el camino para deducir el valor de la conductividad límite de los electrolitos débiles. Por ejemplo, para el ácido acético se puede establecer que: Λo (HAc) = Λo (Na Ac) + Λo (HCl) - Λo (NaCl) porque el miembro derecho de la ecuación cabe interpretarlo como: λoNa+ + λoAc- + λoH+ + λoCl- - λoNa+ - λoCl- = λoH+ + λoAc- = Λo (HAc) 3. Mencione algunas técnicas de conservación y evaluación de la calidad de alimentos. Mediante calor

Pasteurización: El proceso de pasteurización fue llamado así luego que Luis Pasteur descubriera que organismos contaminantes productores de la enfermedad de los vinos podían ser eliminados aplicando temperatura. Luego se empleó a otros productos para lograr su conservación Esterilización: Se realiza la esterilización por el vapor de agua a presión. El modelo más usado es el de Chamberland. Esteriliza a 120º a una atmósfera de presión, 127° a 11/2 atmósfera de presión, o a 134º a 2 atmósferas de presión, se deja el material durante 20 a 30minutos. Uperización (U.H.T.):La uperización consiste en una esterilización sometida a una corriente de vapor de agua recalentado, manteniendo la leche en una corriente turbulenta, a una temperatura de 150ºC menos de un segundo, consiguiéndose un periodo mayor de conservación que con la pasteurización Mediante frio:

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  

Refrigeración: se mantiene el alimento a bajas temperaturas (entre 2 y 8oC) sin alcanzar la congelación. Congelación: se somete el alimento a temperaturas inferiores al punto de congelación (a - 18ºC) durante un tiempo reducido. Ultra congelación: se somete el alimento a una temperatura entre -35 y 150ºCdurante breve periodo de tiempo. Es el mejor procedimiento de aplicación delfrío pues los cristales de hielo que se forman durante el proceso son depequeño tamaño y no llegan a lesionar los tejidos del alimento.

Por deshidratación:   

Secado: Es una pérdida de agua parcial en condiciones ambientales naturales bien con una fuente de calor suave y corrientes de aire. Concentración: consiste en una eliminación parcial de agua en alimentos líquidos. Liofilización: Es la desecación de un producto previamente congelado que mediante sublimación del hielo al vacío se consigue una masa seca. Es un proceso que permite la máxima conservación de la calidad organoléptica de los alimentos así como de su valor nutritivo

CONTROL DE CALIDAD Para controlar la calidad se puede recurrir a diversos procedimientos de valoración que están en relación con las características que se han de evaluar: o Método de Análisis fisicoquímico: permite medir algunas características organolépticas o funcionales como el color, la reología, o ciertos valores que orientan sobre la posibilidad de deterioro como la actividad de agua, el pH, el potencial redox , etc. o Método de Análisis químicos y bioquímicos: posibilitan obtener datos cuantitativos el valor nutricional, de composición, de algunos parámetros organolépticos o de estabilidad previsible del producto. o Método de Análisis Microbiológico: revelan la presencia o el riesgo de proliferación de microorganismos no deseados de forma cualitativa o cuantitativa. o Método de Análisis biológico: proporciona datos con los que se puede estudiar el valor nutricional de un alimento o la ausencia de toxicidad en él, utilizando animales de laboratorio.

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