Repblica bolivariana de VenezuelaUniversidad De Los AndesFacultad De IngenieraEscuela De Ingeniera QumicaDepartamento De Qumica Industrial Y AplicadaLaboratorio De Anlisis InstrumentalMrida Edo. Mrida

ANLISIS CONDUCTIMTRICO DE NEUTRALIZACIN Y PRECIPITACIN

Br. Araque, Fernando C.I 18.578.808Br. Garca, Alexis C.I 20.394.111Br. Ulloque, Anbal C.I 20.168.646

Enero del 2016

RESMEN

INTRODUCCION TERICA

A travs del tiempo se han desarrollado una gran diversidad de tcnicas instrumentales para el estudio de las propiedades de la materia en sus formas de existencia, liquido, solido y gaseoso. De esta manera, los anlisis conductimtricos fundamentados en la carga energtica de las partculas, permite predecir el comportamiento del acido clorhdrico ante la adicin de otros como el hidrxido de sodio o el nitrato de plata. En este sentido, la conductimetra involucra la conduccin de una corriente elctrica a travs de una solucin de un electrolito involucra la migracin de especies cargadas positivamente hacia el ctodo y especies cargadas negativamente hacia el nodo. La conductancia de una solucin, que es una medida del flujo de corriente que resulta de la aplicacin de una fuerza elctrica dada, depende directamente del nmero de partculas cargadas que contiene. Todos los iones contribuyen al proceso de conduccin, pero la fraccin de corriente transportada por cada especie est determinada por su concentracin relativa y su movilidad inherente en el medio. [1]En muchas soluciones, la conductancia elctrica es una propiedad descriptiva que se presta fcil o tilmente para hacer mediciones. Las soluciones electrolticas simples en solventes polares se adaptan en una forma muy especial a anlisis cuantitativos por medio de tcnicas conductimtricas. Pocas tcnicas son tan apropiadas para aplicarlas en la investigacin, tanto en trminos de variedad de aplicaciones y grado de refinamiento de los procedimientos y aparatos, como lo es la conductimetra. Gran parte de los conocimientos actuales de las propiedades y comportamiento de las soluciones electrolticas, se han obtenido mediante estudios de conductancia. [2]La ventaja principal del punto final conductimtrico es su aplicabilidad a la titulacin de soluciones muy diluidas y a sistemas en los que la reaccin es relativamente incompleta. As, por ejemplo, es posible la titulacin conductimtrica de una solucin acuosa de fenol (kaq10-10) aunque el cambio de pH en el punto de equivalencia es insuficiente para un punto final potenciomtrico o con indicador visual.

La tcnica tiene sus limitaciones. En particular, se hace menos precisa y menos satisfactoria al aumentar la concentracin total de electrolitos. Verdaderamente, el cambio en la conductancia debido al agregado del reactivo titulante puede ser enmascarado considerablemente por altas concentraciones de electrolitos en la solucin a titular; en estas circunstancias el mtodo no se puede usar. La ley de Ohm establece que la corriente i que fluye en un conductor es directamente proporcional a la fuerza electromotriz aplicada E, e inversamente proporcional a la resistencia. R del conductor: I=E/R Ec. 1

La magnitud recproca de la resistencia es la conductancia electrolticaG=1/R cuya unidad es el Siemens (S)[footnoteRef:1] Ec. 2 [1: ]

Combinando se obtiene:G=1/ro*(A/l) Ec. 3Donde es la conductividad de la disolucin (en S.cm-1), definida como la inversa de la resistividad.La conductancia equivalente () se define como la conductancia del equivalente a un gramo de soluto contenido entre electrodos separados 1cm. =1000.k/C Ec. 4 La conductancia inica equivalente es una medida de la movilidad de un ion bajo la influencia de un campo de fuerzas elctricas, siendo as una medida de su capacidad de transporte de corriente. Estas conductancias son importantes para predecir el curso de una titulacin conductimtrica. Las diferencias en la conductancia inica equivalente de las diversas especies se deben principalmente a la diferencia de tamao de los iones y al grado de hidratacin. Independiente de la misma si la conductividad fuese directamente proporcional a la concentracin, pero esto no es as debido a que la interaccin entre los iones es disociativa a concentraciones bajas y asociativas a concentraciones altas.Fig. 1: Variacin de la conductividad con la concentracin para distintos electrolitos En la Fig. 1. se muestra la variacin de la conductividad con la concentracin 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 concentracin hasta un valor mximo, lo que se explica por existir un mayor nmero de iones dispuestos para la conduccin. [1]A partir de un determinado valor de concentracin, la conductividad comienza a disminuir, debido a que las interacciones asociativas entre los iones dificultan la conduccin de la corriente. En algunos de ellos esta situacin no existe pues la solubilidad del compuesto no lo permite.

Por un lado, los electrolitos verdaderos (fuertes), como el KCl, el HCl, etc., muestran una disminucin lineal de la conductancia molar con la raz cuadrada de la concentracin. Por otro lado, los electrolitos potenciales (dbiles), como el cido actico, sulfato de nquel, el agua, etc., muestran valores mximos de conductancia molar cuando C0 (dilucin infinita), pero disminuyen rpidamente a valores bajos cuando aumenta la concentracin.Los electrolitos verdaderos son sustancias que estn completamente ionizadas en disolucin, por lo que la concentracin de iones dispuestos para la conduccin es proporcional a la concentracin del electrolito. Sin embargo, existe cierta relatividad en la denominacin verdadero y potencial ya que la ionizacin depende fuertemente de la naturaleza del disolvente y de la temperatura. Para los electrolitos verdaderos, Kohlrausch demostr que: Ec. 5donde 0 es la conductancia molar lmite y A es un coeficiente que depende de la naturaleza del electrolito, del disolvente y de la temperatura.La pronunciada dependencia entre la conductancia molar y la concentracin para los electrolitos dbiles se debe al desplazamiento del equilibrio:MA(ac) M+(ac) + A-(ac) Ec. 6 hacia la derecha cuando C0. La conductividad depende del nmero de iones presentes en disolucin y, por ende, del grado de disociacin del electrolito.

Ley de la migracin independiente de los ionesKohlrausch tambin demostr que 0, para cualquier electrolito, se puede expresar como la suma de las contribuciones de las conductancias inicas de cada una de las especies constituyentes. Llamando + y - a las conductancias molares de los cationes y los aniones respectivamente, la expresin matemtica de la Ley de las Migraciones Independientes de los Iones es:0 = z+ 0+ + z- 0- Ec. 7donde z+ y z- es el nmero de oxidacin de los cationes y aniones respectivamente por frmula unidad del electrolito. Los valores de 0+ y 0- para algunos iones se encuentran tabulados en la Tabla 2.

Tabla 1. Conductancias molares a dilucin infinita (, S.cm2.mol-1) para distintos iones a 25CCatin+(S.cm2.mol-1)Anin-(S.cm2.mol-1)

H+349.6OH-199.1

Na+50.1Cl-76.4

K+73.5Br-78.1

Zn2+105.6SO4-2160.0

Mg2+106.1Ac-40.9

NH4+73.4Fe(CN)64-442.3

Ba2+127.2I-76.8

La conductancia de una mezcla, de acuerdo con la Ley de las Migraciones Independientes de los iones puede ser calculada mediante la siguiente ecuacin:G = 1/k Ci Ec. 8donde k es la constante de la celda y Ci y 0i representan la concentracin y la conductancia molar de las especies inicas respectivamente. Ntese que este clculo es posible dado que la conductancia es una propiedad aditiva.Las valoraciones conductimtricas, se basan en la medida del cambio de la conductancia de una disolucin a medida que se agrega el reactivo valorante. La conductancia de una disolucin vara, entre otros factores, con el nmero, tamao y carga de los iones, por lo que iones diferentes contribuirn en forma diferente a la conductancia de una disolucin. De esta manera, durante una valoracin, la sustitucin de algunas especies inicas por otras producir un cambio en la conductancia, el cual puede ser ventajosamente aprovechado para determinar el punto final de una valoracin.Estas curvas de titulacin tienen una variedad de formas, dependiendo del sistema qumico en investigacin (Fig. 4). En general, sin embargo, estn caracterizadas por porciones de lneas rectas con pendientes diferentes a cada lado del punto de equivalencia, se extrapolan las dos porciones lineales y se obtiene el punto de equivalencia en la interseccin de ambas. Las titulaciones de neutralizacin se adaptan particularmente bien al punto final.

Fig. 3: Valoracin ConductimtricaLos mtodos conductimtricos basados en reacciones de precipitacin o formacin de complejos no son tan tiles como aquellos que involucran procesos de neutralizacin. Los cambios en la conductancia durante estas titulaciones raramente son tan grandes como los observados en las reacciones cido-base puesto que ningn otro ion se aproxima a la conductancia del ion hidronio u oxhidrilo. Factores tales como la lentitud de la reaccin y la coprecipitacin representan otras fuentes de dificultad en las reacciones de precipitacin.

Fig.3 Curvas de titulacin conductimtrica para diferentes sistemas

Las bases tericas expuestas anteriormente vienen a poner de manifiesto que el objetivo fundamental del trabajo prctico desarrollado en el laboratorio fue Realizar el proceso de mediciones conductimtricas para diversas soluciones electrolticas. En este sentido, los objetivos especficos son:

Determinar la concentracin de soluciones problema de electrolitos fuertes y dbiles por medio de titulaciones conductimtricas. Verificar la variacin de la conductividad de la solucin debido al intercambio de los iones presentes durante una titulacin de neutralizacin y una titulacin de precipitacin. Aplicar la conductimetra para determinar la concentracin de cloruros en una muestra de agua de mar por titulacin con nitrato de plata.

METODOLOGIA EXPERIMENTALPara la medicin de la conductancia de las soluciones con electrolitos fuertes y dbiles se us un conductmetro Metrohm Herisau modelo E527, el cual posee una constante de celda de 0.79. Previo a las titulaciones conductmetricas es necesario lavar la celda con abundante agua desionizada, evitando que la celda toque las paredes o el fondo del vaso de precipitado. Impidiendo la presencia de burbujas de aire dentro del electrodo. Se realizaron tres titulaciones de neutralizacin: Acido clorhdrico con hidrxido de sodio (0.095684 M), cido actico (0,1 M) y de hidrxido de amonio (0,1 M). Con el fin de determinar las concentraciones de los cidos. Adems, se determin la concentracin de una solucin de cloruro de sodio (0.05 M) por medio de una titulacin por precipitacin con nitrato de plata (0,1 M). Fueron tomadas las medidas de conductividad, esperando un periodo de tiempo para su estabilizacin, con cada adicin de solucin valorante. La titulacin se continu tomando en cuenta 5 puntos despus de alcanzarse el punto de equivalencia. Los valores de conductancia obtenidos de cada titulacin fueron usados para construir las curvas descriptivas del proceso de neutralizacinprecipitacin, observar el comportamiento y establecer comparaciones con los grficos tericos de las soluciones analizadas.

REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS (1) Brunatti. C . De Napoli. H. Titulaciones conductimtricas. Extrado el 22-01-2016 http://materias.fi.uba.ar/6305/download/Titulaciones%20Conductimetricas.pdf(2) Strobel, H.A. Instrumentacin Qumica. (1979). Editorial Limusa. Mxico. Pag 459-477.