CONDUCTIMETRÍA
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Universidad Nacional del Callao Fisicoquímica II Facultad de Ingeniería Química CONDUCTIMETRÍA I. OBJETIVOS Determinar los sólidos totales Determinar el punto de equivalencia de: Base fuerte – acido fuerte Base fuerte – acido débil Base fuerte – acido fuerte y acido débil II. MARCO TEORICO Las valoraciones Conductimétricas consisten en medir las variaciones de la conductividad iónica de la disolución de un electrolito cuando se añade sobre ella la de otra con la que reaccione. Antes del punto de equivalencia las variaciones de conductividad dependen de la reacción química que tenga lugar. Después del punto de equivalencia las variaciones de conductividad son producidas por el exceso de reactivo que queda sin reaccionar y que aporta nuevos iones. Se necesitan tres o cuatro medidas antes y después del punto de equivalencia para definir una "curva" de valoración. El ponto de corte de ambas rectas (una antes y otra después del punto de equivalencia) coincide con el punto final de la valoración. Por tanto, las valoraciones Conductimétricas se basan en la sustitución de unos iones por otros de distinta conductividad y esto es lo que realmente condiciona la forma de las curvas.
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Universidad Nacional del Callao Fisicoquímica II
Facultad de Ingeniería Química
CONDUCTIMETRÍA
I. OBJETIVOS
Determinar los sólidos totales
Determinar el punto de equivalencia de:
Base fuerte – acido fuerte
Base fuerte – acido débil
Base fuerte – acido fuerte y acido débil
II. MARCO TEORICO
Las valoraciones Conductimétricas consisten en medir las variaciones de la conductividad
iónica de la disolución de un electrolito cuando se añade sobre ella la de otra con la que
reaccione.
Antes del punto de equivalencia las variaciones de conductividad dependen de la reacción
química que tenga lugar. Después del punto de equivalencia las variaciones de
conductividad son producidas por el exceso de reactivo que queda sin reaccionar y que
aporta nuevos iones.
Se necesitan tres o cuatro medidas antes y después del punto de equivalencia para definir
una "curva" de valoración. El ponto de corte de ambas rectas (una antes y otra después
del punto de equivalencia) coincide con el punto final de la valoración. Por tanto, las
valoraciones Conductimétricas se basan en la sustitución de unos iones por otros de
distinta conductividad y esto es lo que realmente condiciona la forma de las curvas.
VARIACIÓN DE LA CONDUCTIVIDAD CON LA CONCENTRACIÓN
La conductancia molar depende de la concentración del electrolito. Sería independiente de
la misma si la conductividad fuese directamente proporcional a la concentración, pero esto
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Facultad de Ingeniería Química no es así debido a que la interacción entre los iones es disociativa a concentraciones bajas
y asociativas a concentraciones altas.
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.
Figura 2. Variación de la conductividad con la concentración para distintos electrolitos
TITULACIONES CONDUCTIMÉTRICAS
Las valoraciones Conductimétricas se basan en la medida del cambio de la conductancia de
una disolución a medida que se agrega el reactivo valorante. La conductancia de una
disolución varía, entre otros factores, con el número, tamaño y carga de los iones, por lo
que iones diferentes contribuirán en forma diferente a la conductancia de una disolución.
De esta manera, durante una valoración, la sustitución de algunas especies iónicas por
otras producirá un cambio en la conductancia, el cual puede ser ventajosamente
aprovechado para determinar el punto final de una valoración.
En las valoraciones Conductimétricas, la conductancia de la disolución a valorar se mide
luego de la adición de cantidades determinadas de reactivo valorante. Si se grafican los
valores de conductancia en función del volumen de valorante agregado, se obtendrán dos
rectas de pendientes diferentes, de cuya intersección se podrá obtener el punto final de
una valoración.
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a. ÁCIDO FUERTE – BASE FUERTE
La reacción que tiene lugar es:
Cl−+H+N⃗aOHCl−+Na++H 2O
Inicialmente la conductividad de la disolución ácida es grande porque los iones H+
tienen una movilidad muy alta. Conforme se va produciendo la neutralización, los
iones H+ que por cada OH– añadido, desaparecen, se cambian por Na+ con una
movilidad menor, con lo que la conductividad disminuye lentamente.
Alcanzado el punto de equivalencia, la concentración de OH– empieza a aumentar
conforme se va añadiendo sosa y con ella la conductividad.
En consecuencia, representando la conductividad frente al volumen de hidróxido
añadido, deben obtenerse dos rectas cuyo punto de intersección es el punto de
equivalencia. Puesto que la movilidad de los iones OH- es menor que la de los H+, la
pendiente de la segunda recta será menor en valor absoluto.
b. ÁCIDO DÉBIL – BASE FUERTE
CH 3COOH N⃗aOHCH 3COO−+Na++H2O
En este caso, inicialmente, la ionización es muy pequeña, por lo que la conductividad
es baja. Esto es porque aunque los iones H+ tienen mucha movilidad, hay muy pocos. Al
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Facultad de Ingeniería Química añadir hidróxido se van añadiendo iones sodio con lo que la conductividad aumenta
lentamente. Sobrepasado el punto de equivalencia, la disolución incorpora iones OH-,
lo que se traduce en un aumento brusco de la conductividad.
Volumen de NaOH añadido
INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA
La conductividad de una disolución a una concentración electrolítica determinada cambia
con la temperatura. La relación entre el cambio en la conductividad en función de la
temperatura se describe en términos del coeficiente de temperatura para la disolución.
Estos coeficientes de temperatura varían con la naturaleza y concentración del electrolito,
como se deduce de la Tabla 1.
Usualmente, los conductímetros tienen la capacidad de compensar electrónicamente las
medidas por los cambios de temperatura. Esta compensación puede realizarse
manualmente o estar fija en un valor usual (p.ej. 2.1%), dependiendo del equipo. Por
definición, un valor de conductividad compensado por cambio de temperatura es la
conductividad que tendría la disolución a la temperatura de referencia (que puede ser
distinta de la temperatura de trabajo). Esta temperatura de referencia puede ser 20 o
25ºC, y cuanto más cercana sea la temperatura de medida a la temperatura de referencia,
menor será el error cometido.
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III. MATERIALES Y REACTIVOS
Materiales
Bureta
Soporte Universal
Vaso de precipitados
Probeta
Conductímetro digital
Piceta
Reactivos
Agua destilada
Agua de caño
Solución de salmuera
Solución de HCl
Solución de ácido acético
Hidróxido de Sodio
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IV. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
En esta experiencia lo que haremos será hallar la conductividad de una sustancia y las ppm
de sólidos existentes en ella.
1. ANÁLISIS DE CONDUCTIVIDAD - DETERMINACIÓN DE SÓLIDOS TOTALES
Agua destilada
En una probeta se agregó 500ml de agua destilada, luego se coloca el sensor del
Conductímetro tapándolo totalmente con el agua, podemos leer la conductividad
de esta sustancia y además leeremos las partes por millón de sólidos existentes en
dicha sustancia.
Agua de caño
En una probeta se agregó 500ml de agua de caño, luego se coloca el sensor del
Conductímetro tapándolo totalmente con el agua, podemos leer la conductividad
de esta sustancia y además leeremos las partes por millón de sólidos existentes en
dicha sustancia.
Salmuera
Universidad Nacional del Callao Fisicoquímica II
Facultad de Ingeniería Química En una probeta se agregó 100ml de salmuera, luego se coloca el sensor del
Conductímetro tapándolo totalmente con la sustancia, podemos leer la
conductividad de esta sustancia y además leeremos las partes por millón de
sólidos existentes en dicha sustancia.
2. VALORACIONES CONDUCTIMÉTRICAS
Acido fuerte – Base fuerte (HCl-NaOH)
En una probeta se agregó 100ml de HCl y se toma la lectura del Conductímetro
tanto en μs (conductividad) como en ppm (cantidad de sólidos), luego se le agrega
1ml de NaOH 0,1N (Valoración) y se toma la lectura repetir este proceso de
agregar 1ml de NaOH 17 veces y tomar la lectura en cada uno de los casos.
Base fuerte – Acido débil (HCl –CH3COOH)
En una probeta se agregó 100ml de CH3COOH y se toma la lectura del
Conductímetro tanto en μs (conductividad) como en ppm (cantidad de sólidos),
luego se le agrega 1ml de NaOH 0,1N (Valoración) y se toma la lectura repetir este
proceso de agregar 1ml de NaOH 17 veces y tomar la lectura en cada uno de los
casos.
Acido fuerte, Acido débil- Base fuerte
En una probeta se agregó 50ml de CH3COOH mas 50 ml de HCl y se toma la lectura
del Conductímetro tanto en μs (conductividad) como en ppm (cantidad de sólidos),
luego se le agrega 1ml de NaOH 0,1N (Valoración) y se toma la lectura repetir este
proceso de agregar 1ml de NaOH 17 veces y tomar la lectura en cada uno de los
casos.
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Facultad de Ingeniería Química
V. CALCULOS Y RESULTADOS
1. SOLIDOS TOTALES
Agua de caño : 397ppm
Agua destilada : 3.82ppm
Salmuera : 5.36 gm
2. VALORACIONES CONDUCTIMÉTRICAS
Acido fuerte – base fuerte
V HCl=100ml
N NaOH=0.09811N
Vg NaOH (ml)
Conductividad eléctrica
(µS/cm)0 40401 36401 32301 28671 24841 21271 17791 14571 11081 10621 15031 17291 19641 21731 24031 2647
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Facultad de Ingeniería Química 1 2881
Conductividad Vs Volumen gastado (NaOH)
El punto de inflexión muestra el punto de equivalencia
Puntode Equivalencia=8ml ,1108 μS/cm
Calculando la concentración del acido
Nacido×V acido=Nbase×V base
Nacido×100ml=0.0981×8ml
Nacido=0.0078N
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Acido fuerte – base fuerte
Vg NaOH (ml)
Conductividad eléctrica
(µS/cm)0 210.41 185.11 249.51 3371 4121 494.41 5821 6251 7341 8241 9081 9821 11411 13621 15521 17901 19991 2236
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Facultad de Ingeniería Química Conductividad Vs Volumen gastado (NaOH)
Universidad Nacional del Callao Fisicoquímica II
Facultad de Ingeniería Química
El punto de inflexión muestra el punto de equivalencia
Puntode Equivalencia=11ml ,982μS /cm
Calculando la concentración del acido
Nacido×V acido=Nbase×V base
Nacido×100ml=0.0981×11ml
Nacido=0.0108N
Acido fuerte, acido débil – base fuerte
Vg NaOH (ml)
Conductividad eléctrica
(µS/cm)0 20031 16031 12221 8811 6731 6881 7501 8351 9161 10001 11051 13211 16001 17981 19981 22361 24351 2657
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Facultad de Ingeniería Química
Conductividad Vs Volumen gastado (NaOH)
El punto de inflexión muestra el punto de equivalencia, como usamos la mezcla de un
acido débil y un acido fuerte en la grafica se presentara dos puntos de inflexión.
El primero es para el acido débil y el segundo para el acido fuerte
Puntode Equivalencia=4ml ,673 μS /cm
Puntode Equivalencia=10ml ,1105 μS /c m
Calculando la concentración del acido débil
Nacido×V acido=Nbase×V base
Nacido×50ml=0.0981×4ml
Nacido=0.0078N
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Calculando la concentración del acido fuerte
Nacido×V acido=Nbase×V base
Nacido×50ml=0.0981×10ml
Nacido=0.0196N
3. CONCLUSIONES
En la determinación de sólidos totales se concluye que la salmuera tiene mayor
cantidad de sólidos disueltos.
En la titulación Acido fuerte – base fuerte, conforme se va produciendo la
neutralización, los iones H+ que por cada OH– añadido, desaparecen, se cambian
por Na+ con una movilidad menor, con lo que la conductividad disminuye
lentamente.
En la titulación Acido débil – base fuerte, Sobrepasado el punto de equivalencia, la
disolución incorpora iones OH-, lo que se traduce en un aumento brusco de la
conductividad. Al añadir hidróxido se van añadiendo iones sodio con lo que la
conductividad aumenta lentamente. Sobrepasado el punto de equivalencia, la
disolución incorpora iones OH-, lo que se traduce en un aumento brusco de la
conductividad.
Como se comentó previamente, las medidas Conductimétricas rara vez se utilizan
para medir la concentración de un determinado electrolito. Por el contrario,
resultan útiles para medir la concentración total de electrolitos.
4. RECOMENDACIONES
Colocar el sensor de Conductímetro correctamente es decir tapando todos los
agujeros para tener una buena lectura.
Mezclar bien al momento de valorar los ácidos con la base fuerte para obtener
mejores resultados.
5. BIBLIOGRAFIA
“MANUAL DEL CONDUCTÍMETRO ORION, MODELO 105”, Anónimo, 44pp (1996).
Universidad Nacional del Callao Fisicoquímica II
Facultad de Ingeniería Química P.W.ATKINS: Fisicoquímica; Addison – Wesley - Iberoamericana. Tercera Edición
GASTON PONS MUZZO Fisicoquímica, sexta edición
