México D., F 28 abril 2015

Universidad Nacional Autónoma de México

Conductimetria

Resumen: En esta práctica se realizó a través de mediciones experimentales, se pudo llegar a encontrar una relación entre la concentración molar de una disolución iónica que fue cloruro de potasio en diluido en agua, junto con un circuito eléctrico, y como es que a través de este va variando la conductimetria, aplicando conocimientos y métodos adquiridos en prácticas anteriores.

INTRODUCCION.

El transporte de la corriente eléctrica a través de un conductor metálico es consecuencia de la movilidad de electrones bajo la acción de una diferencia de potencial eléctrico aplicada. En este caso, por tratarse de un tipo de transportador de carga (electrones), puede considerarse al conductor como homogéneo y para él es válida la ley de Ohm.ΔV=RIDonde R es la resistencia eléctrica del conductor, que se mide en ohm (), V es la diferencia de potencial eléctrico que se aplica al conductor, que se mide en volt (V) e I es la intensidad de corriente eléctrica que circula a través del conductor metálico, que se mide en ampere (A).Para el caso de que el conductor sea un medio líquido, disolución electrolítica, los iones que forman el sistema se encuentran en continuo movimiento de manera aleatoria. Sin embargo, en presencia de una diferencia de potencial eléctrico, la cual se aplica al sistema a través de electrodos, los iones se moverán de acuerdo al valor de su carga eléctrica debido al campo eléctrico que se produce entre los electrodos. En este caso, el conductor iónico también puede considerarse como homogéneo cuando la sal soluble se encuentra totalmente disociada y en un valor de baja concentración, por lo que también seguirá la ley de Ohm.En soluciones electrolíticas, la conductancia (L) se obtiene como el valor inverso de la resistencia eléctrica (R) del medio y tiene unidades de siemens [S ≡ –1], y se determina medianteL= 1RUna vez determinada la conductancia, esta puede brindar información de la concentración de los iones presentes en el

medio líquido. Para ello, es necesario recurrir al concepto de conductancia específica o conductividad () y al concepto de conductancia equivalente o conductividad molar ().La conductividad, , de un medio liquido se define a través de la relación que existe entre la conductancia (L) y las dimensiones de la celda electrolítica empleada, la cual esta definida por la distancia de separación entre los electrodos (l) y el área (A) de los mismos.

κ=L lA

OBJETIVOS.

Relacionar el concepto de la ley de Ohm con el área de la electroquímica.

Asociar el valor de la resistencia eléctrica con la concentración de iones en medio acuoso.

MATERIALES.

Fuente de alimentación de corriente alterna.

Dos resistores de 100 Ω. Dos multímetros digitales. Balanza digital. Siete cables tipo banana-banana. Siete conectores tipo caimán. Recipiente de plástico. Dos placas de cobre de iguales

dimensiones. 1 probeta de 100mL Agua destilada. Vernier digital o analógico. Parrilla con agitación. Barra magnética. Espátula.

Sal

PROCEDIMIENTO.

Etapa 1. Elaboración de la celda de conductividad.

Con ayuda del vernier, medir el área de las placas de cobre.

Colocar las placas de cobre de forma paralela en el interior del recipiente de plástico, fijándolas en las paredes del recipiente con un par de conectores tipo caimán y medir la distancia de separación entre las placas.

Medir con ayuda del matraz aforado, 100 ml de agua y verter en el interior del recipiente.

Etapa 2. Determinación de la conductividad molar de una sal.

Armar un circuito en serie con la fuente de alimentación, los dos resistores y la celda de conductividad.

Colocar un multímetro, en modo de diferencia de potencial eléctrico, en paralelo con la celda de conductividad y un multímetro, en modo de diferencia de potencial eléctrico, en paralelo con un resistor.

Ajustar la fuente de alimentación, en modo corriente alterna, de forma que se aplique una diferencia de potencial constante.

Colocar la celda de conductividad sobre la parrilla de agitación, sin desconectar el circuito. Introducir la barra de agitación y agitar moderadamente evitando que la barra de agitación choque con las placas de cobre.

Anotar las lecturas que marquen ambos multímetros antes de agregar la primera cantidad de sal.

Pesar en la balanza aproximadamente .10 mg de la sal y verter la masa pesada en el interior de la celda de conductividad. Esperar a que se estabilicen las lecturas de los multímetro y anotar el valor de cada multímetro.

Repetir el paso anterior hasta tener al menos diez mediciones.

RESULTADOS.

Para 1:

I=(∆V Resistencia)/R (1)

= 2.994V/(100 Ohm)=0.030 A

Rdisolución=(∆V Placas)/I (2)

= 2.033V/( 0.030 A)=67.903 Ω

ρ=Rdisolución/(Distancia entre placas) [Área transv] (3)

=(67.903 Ω)/( 0.06168 m) [0.7577x〖10〗^(-3) m^2 ]

= 0.8341 Ω m

Conductimetría=1/ρ (4)

=1/(0.8341 Ohm m)=0.530 Ω^(-1) m^(-1)

Para poder medir el área transversal de la placa se tomó una fotografía al lado de una moneda, después a través del programa “Paint” con una cuadricula se pudo determinar a partir de una regla de 3, los pixeles, los cm de la moneda y los pixeles que tenía nuestra fotografía

Uc= ±.05cm

A partir de los resultados anteriores se obtuvieron los resultados de la siguiente tabla.

.

Masa de KCl (g)

∆V Placas (V)

∆V Resistencia (V)

Pto. de conductimetría ((Ωm)-1)

1 0.10 2.033 2.994 0.5302 0.20 1.460 3.560 0.8783 0.30 1.124 3.895 1.2474 0.40 0.939 4.070 1.8065 0.50 0.810 4.190 1.863

6 0.60 0.743 4.290 2.0807 0.70 0.669 4.350 2.3418 0.80 0.605 4.420 2.393

9 0.90 0.557 4.480 2.89510

1.00 0.516 4.190 3.114

Después de obtener los resultados anteriores se procedió a obtener la concentración de la molaridad de la disolución, obteniendo la tabla que se encuentra arriba.

Al tener los resultados de dos las tablas se procedió a armar la siguiente gráfica.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 1001234567

0.0000010.0000020.0000040.0000050.0000060.0000080.0000090.000010.000120.00013

1.1992.007

2.8253.555

4.2214.713

5.3565.921

6.4316.627

Concentración molar

Cond

uctim

etría

m=N∑

i=1

N

x i y i−∑i=1

N

x i∑i=1

N

y i

N∑i=1

N

xi2−(∑

i=1

N

x i) ²=

m=¿ 145271.1864

b=∑i=1

N

xi2∑i=1

N

y i−∑i=1

N

x i∑i=1

N

x i y i

∑i=1

N

x i2−(∑

i=1

N

x i) ² = 0

b=¿0

Sy=√∑i=1

N

( y i−mx i−b )2=

= ± 7x10^-15

Sm=S y √ N

N∑i=1

N

xi2−(∑

i=1

N

x i) ² = ± 2x10^-13

Sb=S y √ ∑i=1

N

xi2

N∑i=1

N

xi2−(∑

i=1

N

x i) ² =

¿ ± 2x^-15

CONCLUSIONES.

I (A) Rdisolución (Ω)

Ρ (Ω m)

Conductimetría (Ω^(-1) m^(-1))

1 0.030

67.903 .8341 1.199

2 0.036

40.556 .4982 2.007

3 0.039

28.820 .3540 2.825

4 0.041

22.902 .2813 3.555

5 0.042

19.285 .2369 4.221

6 0.043

17.279 .2122 4.713

7 0.044

15.204 .1867 5.356

8 0.044

13.750 .1689 5.921

9 0.045

12.659 .1555 6.431

10 0.042

12.285 .1509 6.627

Sustancía (KCl)

Mol Molaridad

1 .001 1x10^-62 .002 2x10^-63 .004 4x10^-64 .005 5x10^-65 .006 6x10^-66 .008 8x10^-67 .009 9x10^-68 .010 1x10^-59 .012 1.2x10^-510 .013 1.3x10^-5

Se encontró una relación entre la concentración de la molaridad, y la conductimetria, gracias a la realización de datos experimentales dentro del laboratorio.

REFERENCIAS,

Chang, R; Química, onceava ed. Editorial Mc Graw Hill, 2013.

Zill, D. G; Ecuaciones diferenciales con problemas de valores en la frontera. 9º ed. Editorial Cengage learning. México, 2009.