UNIVERSIDAD AUTÓNOMA “TOMAS FRIAS” FACULTAD DE CIENCIAS PURAS CARRERA DE QUÍMICA PRACTICA Nº 1 MÉTODO CONDUCTIMÉTRICO Docente: Lic. Luis Ferrufino Terceros Auxiliar: Univ. Nombre: Univ. Rubén Emilio Choque Gutiérrez Fecha: 14 de abril de 2014 Potosí - Bolivia MÉTODO CONDUCTIMÉTRICO 1.- OBJETIVOS: Determinar experimentalmente la conductividad eléctrica de las soluciones o muestras, con el conductivímetro. Observar la variación de los valores de la conductividad eléctrica de cada muestra analizada. 2.- FUNDAMENTO TEÓRICO: La conductividad eléctrica es la medida de la capacidad (o de la aptitud) de un material para dejar pasar (o dejar circular) libremente la corriente eléctrica. La conductividad depende de la estructura atómica y molecular del material. Los metales son buenos conductores porque tienen una estructura con muchos electrones con vínculos débiles, y esto permite su movimiento. La conductividad también depende de otros factores físicos del propio material, y de la temperatura. La conductividad es la inversa de la resistividad; por tanto, σ = 1/ρ, y su unidad es el S/m (siemens por metro) o Ω-1·m-1. Usualmente, la magnitud de la conductividad (σ) es la proporcionalidad entre el campo eléctrico E y la densidad de corriente de conducción J: J = σE Conductividad en diferentes medios: Los mecanismos de conductividad difieren entre los tres estados de la materia. Por ejemplo en los sólidos los átomos como tal no son libres de moverse y la conductividad se debe a los electrones. En los metales existen electrones cuasi-libres que se pueden mover muy libremente por todo el volumen, en cambio en los aislantes, muchos de ellos son sólidos iónicos. Conductividad en medios líquidos: La conductividad electrolítica en medios líquidos (Disolución) está relacionada con la presencia de sales en solución, cuya disociación genera iones positivos y negativos capaces de transportar la energía eléctrica si se somete el líquido a un campo eléctrico. Estos conductores iónicos se denominan electrolitos o conductores electrolíticos. Las determinaciones de la conductividad reciben el nombre de determinaciones conductométricas y tienen muchas aplicaciones como, por ejemplo: En la electrólisis, ya que el consumo de energía eléctrica en este proceso depende en gran medida de ella. En los estudios de laboratorio para determinar el contenido de sales de varias soluciones durante la evaporación del agua (por ejemplo en el agua de calderas o en la producción de leche condensada). En el estudio de las basicidades de los ácidos, puesto que pueden ser determinadas por mediciones de la conductividad. Para determinar las solubilidades de electrólitos escasamente solubles y para hallar concentraciones de electrólitos en soluciones por titulación. La base de las determinaciones de la solubilidad es que las soluciones saturadas de electrólitos escasamente solubles pueden ser consideradas como infinitamente diluidas. Midiendo la conductividad específica de semejante solución y calculando la conductividad equivalente según ella, se halla la concentración del electrólito, es decir, su solubilidad. Un método práctico sumamente importante es el de la titulación conductométrica, o sea la determinación de la concentración de un electrólito en solución por la medición de su conductividad durante la titulación. Este método resulta especialmente valioso para las soluciones turbias o fuertemente coloreadas que con frecuencia no pueden ser tituladas con el empleo de indicadores. La conductividad eléctrica se utiliza para determinar la salinidad (contenido de sales) de suelos y substratos de cultivo, ya que se disuelven éstos en agua y se mide la conductividad del medio líquido resultante. Suele estar referenciada a 25 °C y el valor obtenido debe corregirse en función de la temperatura. Coexisten muchas unidades de expresión de la conductividad para este fin, aunque las más utilizadas son dS/m (deciSiemens por metro), mmhos/cm (milimhos por centímetro) y según los organismos de normalización europeos mS/m (miliSiemens por metro). El contenido de sales de un suelo o substrato también se puede expresar por la resistividad (se solía expresar así en Francia antes de la aplicación de las normas INEN). Conductividad en medios sólidos: Según la teoría de bandas de energía en sólidos cristalinos, son materiales conductores aquellos en los que las bandas de valencia y conducción se superponen, formándose una nube de electrones libres causante de la corriente al someter al material a un campo eléctrico. Estos medios conductores se denominan conductores eléctricos. La Comisión Electrotécnica Internacional definió como patrón de la conductividad eléctrica: Un hilo de cobre de 1 metro de longitud y un gramo de masa, que da una resistencia de 0,15388 Ω a 20 °C al que asignó una conductividad eléctrica de 100% IACS(International Annealed Cooper Standard, Estándar Internacional de Cobre Recocido). A toda aleación de cobre con una conductividad mayor que 100% IACS se le denomina de alta conductividad (H.C. por sus siglas inglesas). Conductividad del agua El agua pura es un buen conductor de la electricidad. El agua destilada ordinaria en equilibrio con dióxido de carbono en el aire tiene una conductividad aproximadamente de 10 x 10-6 Ω-1*m-1 (20 dS/m). Debido a que la corriente eléctrica se transporta por medio de iones en solución, la conductividad aumenta cuando aumenta la concentración de iones, de tal manera que la conductividad en el agua disuelve compuestos iónicos. Conductividad en distintos tipos de aguas: Agua Ultra Pura: 5.5 • 10-6 S/m Agua potable: 0.005 – 0.05 S/m Agua del mar: 5 S/m TIPOS DE CONDUCTIVIDAD: Conductimetría Directa Se basa en medidas de la conductancia específica y en el relacionamiento de esta con la concentración de la especie en estudio. El campo de aplicación de esta técnica en los análisis cuantitativos es limitado en virtud de la falta de selectividad de la conductancia, una vez que todos los iones presentes contribuyen para la conductancia total. Las principales aplicaciones se relacionan al análisis de mezclas binarias agua-electrolito, a la determinación de la concentración total de los electrolitos en solución, y a la determinación de la concentración de soluciones que contiene un único electrolito fuerte. Titulaciones Conductimétricas Esta técnica consiste en acompañar las variaciones de la conductancia de la solución en estudio durante una titulación. El punto final es determinado a partir de la representación gráfica de la conductancia o de la conductancia específica, debidamente corregidas, en función del volumen de titulante añadido. Las curvas obtenidas asumen formas diferentes según el sistema químico estudiado, sin embargo son caracterizadas por presentaren segmentos rectilíneos con inclinaciones diferentes en los lados de él(los) punto(s) de equivalencia. El punto final es obtenido por la intersección de los segmentos de recta extrapolados. La principal ventaja de las titulaciones conductimétricas es su aplicabilidad a soluciones muy diluidas y a sistemas en los que las reacciones son relativamente incompletas, como es el caso de la determinación del fenol. Sin embargo, el empleo de las titulaciones conductimétricas a los sistemas redox es muy limitado, una vez que estas reacciones ocurren en presencia de elevadas concentraciones de iones hidrógeno, resultando en una pequeña variación de la conductancia asociada a una elevada conductancia de fondo. Como limitación del método, se destaca la susceptibilidad a las interferencias, lo que se traduce en resultados poco satisfactorios y menos exactos a la medida en que aumenta la concentración de electrolitos en la solución en estudio. 3.- MATERIALES: Materiales Espátula Matraz aforado Piceta Soporte universal Varilla de vidrio Vaso de precipitado Vidrio de reloj Reactivos Cloruro de sodio Muestras Equipo Balanza Conductivímetro 4.- PROCEDIMIENTO. Lavar y neutralizar todo el equipo que se va a utilizar. Colocar la muestra en el vaso de precipitado y luego introducir el electrodo del conductivímetro. Leer el dato mostrado por el equipo. Neutralizar el electrodo, con agua destilada e introducir la siguiente muestra en el vaso previamente lavado. Volver a leer la conductividad de la nueva muestra y volver a repetir el procedimiento con las demás muestras. Luego preparar la solución de NaCl a las concentraciones indicadas y leer las conductividades de cada solución. Tomar otra solución de NaCl a concentración desconocida y calcular la concentración por medio de la conductividad mostrada. 5.- CALCULOS Y RESULTADOS.Cálculos de masa de las soluciones de NaCl. 1) Al 5% en 100ml. 5% 100 X 100ml X = 5g 2) Al 10% en 100ml. 10% 100 X 100ml X = 10g 3) Al 15% en 100ml. 15% 100 X 100ml X = 15g TABLA DE DATOS: Tabla 1, conductividad de las muestras. N° Muestras Lugar Observación Conductividad (S) 1 Agua de limón Universidad Turbio incoloro 0.45*10-3 2 Agua de naranja Universidad Naranja claro 0.7*10-3 3 Pilfrut de manzana Universidad Blanco lechoso 1.3*10-3 Tabla 2, conductividad de las soluciones de NaCl. N° C [%] Conductividad (S) 1 5 4.8*10-2 2 10 8.0*10-2 3 15 10.5*10-2 4 X 6.1*10-2 6.- OBSERVACIONES: Se cumplió con todos los objetivos a un inicio mencionados. El conductivímetro debe de ser calibrado antes de realizar cada una de las lecturas de las soluciones y muestras. De las muestras se puede observó que las aguas de sabor de limón y naranja (Vidita) tienen una conductividad parecida y el pilfrut de manzana un poco mayor a las anterior mencionadas. Además se observa que se tomaron los datos de la muestra más clara a la más turbia. Y también se ve por los datos, que el color de la muestra es proporcional a la conductividad, es decir que la muestra más clara tiene una conductividad baja y la muestra más turbia tiene una conductividad mayor. Se ve que el equipo debe de ser apagado antes de sacar el electrodo de las soluciones o muestras. De las soluciones de NaCl, se ve que todos son incoloras y su conductividad es mayor a las de las muestras. 7.- CONCLUSIONES: Se concluye que el conductivímetro debe ser calibrado, para así tomar los datos o lecturas correctamente. Luego de las muestras, se concluye que la muestra de limón tiene una conductividad menor a la de naranja y esta menor a la de manzana. Además se ve que se tomaron los datos de las muestras, de la más clara a la más turbia, para así también no contaminar a las demás muestras. La conclusión de las muestras y la conductividad, no siempre se cumple. Ya que las soluciones de NaCl son mucho más claras a las muestras, pero tienen una conductividad mayor. Sobre el equipo, se concluye que este debe de ser apagado antes de sacar de la solución o muestra a la que fue introducida previamente, para así no dañar el electrodo y el equipo. 8.- BIBLIOGRAFÍA: http://es.wikipedia.org/wiki/Conductividad_eléctrica http://quimica.laguia2000.com/conceptos-basicos/analisis-conductimetricos http://www.quiminet.com/articulos/la-conductividad-electrica-en-medios-liquidos31422.htm http://www.monografias.com/trabajos91/informe-cientifico-conductividadelectrica/informe-cientifico-conductividad-electrica.shtml Libro de química analítica 3 – MÉTODOS CONDUCTOMÉTRICOS pág. 672-675