informe de quimica industrial

1. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOUNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO
FACULTAD DE INGENIERIA INDUSTRIAL Y DE SISTEMASFACULTAD DE INGENIERIA INDUSTRIAL Y DE SISTEMAS
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA INDUSTRIALESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA INDUSTRIAL
Práctica dePráctica de LaboratorioLaboratorio
CURSOCURSO :: FISICOFISICO QUIMICAQUIMICA
TEMATEMA :: CONDUCTIMETRÍACONDUCTIMETRÍA
PROFESORPROFESOR :: OSWALDOOSWALDO CAMASICAMASI PARIONAPARIONA
ALUMNOALUMNO :: TAPIATAPIA VILLARANVILLARAN ALANALAN KENNEDYKENNEDY
ARTEAGA SUCARI NANCY RUBIARTEAGA SUCARI NANCY RUBI
CALLAO, JULIO del 2014CALLAO, JULIO del 2014

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CURSOCURSO FISICOFISICO QUIMICAQUIMICA
BELLAVISTABELLAVISTA
INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN
La determinación conductimétrica es una técnica ampliamente difundida para lasLa determinación conductimétrica es una técnica ampliamente difundida para las
determinaciones de control de calidad. Estas determinaciones sencillas, económicas ydeterminaciones de control de calidad. Estas determinaciones sencillas, económicas y
tienen una serie de aplicaciones. En primer lugar está el control de la calidad del agua, yatienen una serie de aplicaciones. En primer lugar está el control de la calidad del agua, ya
sea potable o de uso industrial, seguido por la determinación de la conductividad de lassea potable o de uso industrial, seguido por la determinación de la conductividad de las
soluciones en aplicaciones industriales tales como en las electrólisis; yasoluciones en aplicaciones industriales tales como en las electrólisis; ya que el consumo deque el consumo de
energía eléctrica durante la electrólisis depende en gran medida de ella. Asimismo, lasenergía eléctrica durante la electrólisis depende en gran medida de ella. Asimismo, las
determinaciones conductimétricas se usan ampliamente en los laboratorios de análisis ;determinaciones conductimétricas se usan ampliamente en los laboratorios de análisis ;
por ejemplo, para determinar elpor ejemplo, para determinar el contenido de salino de soluciones durante la evaporacióncontenido de salino de soluciones durante la evaporación
de agua en calderas, la determinación de las solubilidades de electrólitos y susde agua en calderas, la determinación de las solubilidades de electrólitos y sus
concentraciones, y las constantes de los ácidos y bases.concentraciones, y las constantes de los ácidos y bases.
Algunas determinaciones son del tipo indirecto, tales como la determinación de CO2 enAlgunas determinaciones son del tipo indirecto, tales como la determinación de CO2 en
agua expuesta a atmósferas cargadas del gas [1] y la determinación de SO2 atmosféricoagua expuesta a atmósferas cargadas del gas [1] y la determinación de SO2 atmosférico
absorbido en soluciones de peróxido deabsorbido en soluciones de peróxido de hidrógeno.hidrógeno.
Un método práctico muy importante es la titulación conductimétrica, es decir, laUn método práctico muy importante es la titulación conductimétrica, es decir, la
determinación de la concentración de un electrolito en solución, sea este fuerte o débil,determinación de la concentración de un electrolito en solución, sea este fuerte o débil,
por medio de la medición de su conductividad durante la titulación. Este método resultapor medio de la medición de su conductividad durante la titulación. Este método resulta
especialmente valioso para este propósito cuando las soluciones son turbias oespecialmente valioso para este propósito cuando las soluciones son turbias o
fuertemente coloreadas y que con frecuencia no pueden ser tituladas con el empleo defuertemente coloreadas y que con frecuencia no pueden ser tituladas con el empleo de
indicadores. Las aplicaciones prácticas de estas medidas pueden ser agrupadas en tresindicadores. Las aplicaciones prácticas de estas medidas pueden ser agrupadas en tres
tipos: a)tipos: a) análisis directoanálisis directo, b), b) seguimiento de la composición de flujosseguimiento de la composición de flujos y c)y c) valoracionesvaloraciones
conductimétricasconductimétricas..
Este es último es un método práctico sumamente importante y resulta especialmenteEste es último es un método práctico sumamente importante y resulta especialmente
valioso para las soluciones turbias o fuertemente coloreadas que con frecuencia novalioso para las soluciones turbias o fuertemente coloreadas que con frecuencia no
pueden ser tituladas con el empleo de ipueden ser tituladas con el empleo de indicadores.ndicadores.

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OBJETIVOSOBJETIVOS
 Determinación de la conductividad específica yDeterminación de la conductividad específica y conductividad equivalentconductividad equivalente dee de
soluciones.soluciones.
 Determinación del grado de disociación y la constante de equilibrio deDeterminación del grado de disociación y la constante de equilibrio de ácidosácidos
débiles por mediciones dedébiles por mediciones de conductimetría.conductimetría.

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CONDUCTIMETRÍA
Uno de los problemas teóricos fundamentales en electroquímica es explicar cómo las
soluciones de electrolitos conducen la corriente eléctrica.
Se sabe que los conductores metálicos obedecen la ley de Ohm:
 

 (1)
Donde:
I: Es la intensidad de corriente (amperios)
E: la fuerza electromotriz o diferencia de potencial eléctrico (voltios)
R: constante de proporcionalidad, llamada resistencia (ohmios) y la resistencia R,
depende de las dimensiones del conductor:
 


 (2)
Donde:
l: longitud
A: área de la sección transversal
: resistencia específica o resistividad
Las soluciones electrolíticas cumplen la ley de Ohm, que los conductores metálicos.
El reciproco de la Ec. (2), viene ser:








Donde:


: Conductancia (mhos o ohms
-1
)


: Conductancia específica o conductividad (Ls) mhos cm
-1
o ohmc
-1
cm
-1
A: área de los electrodos planos paralelos (cm
2
)

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l: distancia entre electrodos (cm) o sea:
  


(3)
CONDUCTANCIA
Facilidad que tienen las soluciones electrolíticas de dejar pasar la corriente eléctrica.
 CONDUCTANCIA ESPECÍFICA
Es la facilidad con que una columna de 1cm de altura y 1cm
2
de sección transversal, de
solución electrolítica deja pasar la corriente.
La conducción eléctrica en las soluciones depende de la concentración de los iones y
también de la naturaleza de estos (según su carga y movilidad) y la conductancia como
función de la concertación varía según la condición fuerte o débil de los electrolitos.
Los conductores electrolíticos se vuelven mejores conductores al elevarse la temperatura,
ya que los iones pueden moverse a través de la solución más rápidamente a temperaturas
más elevadas cuando la viscosidad es menor y hay menos solvatación de los iones.
 CONDUCTANCIA EQUIVALENTE ()
Es la conductancia real de un volumen de solución que contiene un peso equivalente del
soluto entre electrodos paralelos con un cm. de separación y un campo eléctrico uniforme
entre ellos.
Si llamamos V al volumen en cm
3
, de solución que contiene 1 peso equivalente de soluto
  (4)
Si la solución mantiene una normalidad N
 


(5)
Sustituyendo en la Ec. (4):

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


(6)

CONSTANTE DE CELDA (K)
Las celdas de conductancia usuales no satisfacen los requerimientos para la determinación
directa de la conductancia específica, pero es posible determinar el valor de una
constante y factor característico K, denominado constante de celda, tal que:
 


Donde:


 
Osea que:
 


(7)
ECUACION DE KOHLRAUSCH
Sobre las bases de sus conductividades, podemos distinguir dos clases de electrolitos:
1) Electrolitos fuertes
Tales como los ácidos: clorhídrico, nítrico y sulfúrico y sus sales que tienen conductividad
equivalente alta, la cual aumenta moderadamente con el aumento de dilución.
2) Electrolitos débiles
Tales como el ácido acético y otros ácidos orgánicos y amoniaco acuoso tienen
conductividades equivalentes muy bajas a altas concentraciones, pero estas aumentan
grandemente con el incremento de dilución.

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De acuerdo a este comportamiento al graficar, , solamente es posible la
extrapolación para el caso de los electrolitos fuertes, obteniéndose la ecuación lineal.
Ec. de Kohlrausch En donde:
: ordenada en el origen (constante)
: pendiente de la recta
Es definida como la conductancia equivalente a dilución infinita y es el valor de
extrapolado a concertación cero.
  


(8)
En donde:
: ordenada en el origen (constante)
: Pendiente de la recta
Es definida como la conductancia equivalente a dilución infinita y es el valor de 
extrapolado a concertación cero.
2/1
C vs
o




2/1
C

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LEY DE KOHLRAUSCH
La conductancia equivalente a dilución infinita del electrolito es la suma de dos términos
independientes, uno característico del catión y el otro del anión. Así:
 

 
 (9)
En donde:


: Conductancia equivalente a dilución infinita del catión


: Conductancia equivalente a dilución infinita del anión
La ley de Kohlrausch es útil para determinar la conductancia equivalente a dilución
infinita, de un electrolito débil, ya que en este caso la conductancia equivalente a dilución
infinita no puede determinarse por extrapolación directa.
Ecuación de Onsager
Partiendo de la teoría de Deybe Huckel, acerca de las soluciones electrolíticas, Onsager
dedujo una ecuación similar a la de Kohlrausch aplicable a soluciones diluidas, que poseen
concentraciones menores a 0.02M, y es de la forma:
       (10)
Donde:  y β: son constantes que dependen
 Temperatura absoluta de la solución
 Carga de los iones  
 Carga eléctrica
 Constante dieléctrica del solvente

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:
 Depende de los faraday de carga
 Viscosidad
β:
 Depende de las conductancias iónicas equivalentes a
disolución infinita
Esta ecuación expresa acertadamente la pendiente límite correcta en un gráfico de  vs
.
TEORÍA DE ARRHENIUS:
Arrhenius opinó que el grado de disociación de un electrolito débil, tal como el ácido
acpetico puede determinarse de acuerdo a la siguiente ecuación:
 


(11)
Siendo el electrolito débil AB, este se disocia según la ecuación:
AB    (I)
En la ecuación (11):
 : grado de disociación (ionización)
 : conductancia equivalente a dilución infinita (todo el electrolito se halla
disociado )
 : conductancia equivalente del electrolito débil
La ecuación (11) es satisfactoria para electrolitos débiles y no puede aplicarse a los
electrolitos fuertes en los cuales la disociación es prácticamente total.