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Documento con experimentos de laboratorio y trabajos prácticos conductimétricos, donde se reportan tablas con conductividades equivalentes de diversos electrolitos en soluciones diluidas y a dilución infinita. Universidad Tecnológica Nacional, Neuquen, Argentina.

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  1. 1. Ministerio de Cultura y Educación Universidad Tecnológica Nacional Unidad Académica Confluencia Av. Pedro Rotter S/N° Plaza Huincul- Provincia del Neuquen Cátedra: Fisicoquímica. Trabajo Práctico: Verificación de la ley de Ostwald. Carrera: Ingeniería Química. 1-OBJETIVOS: • Calcular las conductividades molar y equivalente de un electrolito, grado y constante de disociación. 2-ALCANCE: No aplicable 3-FUNDAMENTO: La conductividad equivalente Λ de una solución, es una medida del número y de la velocidad de migración de los iones de un equivalente gramo de soluto. Λ aumenta a medida que se diluye la solución (en tanto que la conductancia específica decrece). El aumento de Λ con la disolución se debe originar, ya sea por un aumento del número de iones presentes (es decir aumento de la disociación) o por una mayor velocidad de movimiento de los iones individuales. Si la concentración de la solución es c equivalentes g/L (normalidad), la conductancia específica (λ) se debe evidentemente a c/1000 equivalentes gramos y la conductancia teórica para un equivalente gramo será: (1) Que es llamada conductividad equivalente: que se puede interpretar como la conductividad que presenta un equivalente-gramo de un determinado electrolito en solución disuelto en un volumen determinado. Análogamente la conductibilidad molar es λ = 1000/m, donde m es la molaridad de la solución. En la ecuación (1), λ es la conductibilidad específica es la inversa de la resistencia específica que se define como la resistencia ofrecida por un líquido al pasaje de la corriente eléctrica entre caras opuestas de un cubo unitario de un conductor. Laboratorio de Química 1 Grupo de Trabajo: Jefe Coordinador: Torres Alejandro. Becarios: Berra Matías, Cides Juan José, Faundes Jaime, Mardones Walter, Silva Cristian; Yost Leonardo.
  2. 2. Ministerio de Cultura y Educación Universidad Tecnológica Nacional Unidad Académica Confluencia Av. Pedro Rotter S/N° Plaza Huincul- Provincia del Neuquen La inversa de la resistencia es la conductancia y la inversa de la resistencia específica es la conductancia específica o conductividad. En general, el solvente puro es prácticamente no conductor y en consecuencia la conductancia observada se debe enteramente al electrolito disuelto. En una disolución de cualquier electrolito hay un equilibrio entre iones libres o moléculas disociadas y no disociadas. Aplicando la ley de equilibrio se tiene el valor de la constante K denominada constante de disociación. En soluciones diluidas pueden reemplazarse actividades por concentraciones, es decir, suponer coeficientes de actividad unitarios. Esta es la expresión de la ley de dilución de Ostwald. Se sabe asimismo que el grado de disociación α es aproximadamente igual a la relación de las conductividades, equivalentes a las concentraciones que se considere y a la dilución infinita, es decir: (a) Laboratorio de Química 2 Grupo de Trabajo: Jefe Coordinador: Torres Alejandro. Becarios: Berra Matías, Cides Juan José, Faundes Jaime, Mardones Walter, Silva Cristian; Yost Leonardo.
  3. 3. Ministerio de Cultura y Educación Universidad Tecnológica Nacional Unidad Académica Confluencia Av. Pedro Rotter S/N° Plaza Huincul- Provincia del Neuquen De donde la constante de disociación K toma la forma: Expresando la concentración en función de la dilución, es decir del volumen molar, tendremos: 1 mol volumen molar (Vm) c moles 1000 ml c = 1000/Vm Finalmente: 4-EQUIPOS Y MATERIALES: • Pipetas aforadas de 100 ml. • Pipeta volumétrica d e 5ml. • Peras de gomas (o micropipetas) • Matraz de 200 ml. • Vaso de pptado. • Conductímetro con celda de conductividad. • Balanza analítica. • Bureta capacidad 25 o 50 ml. • Soporte universal y agarradera para bureta. 5-REACTIVOS: • Cloruro de potasio. • Ácido acético glacial. • Agua desmineralizada. • Hidróxido de sodio. • Ftalato ácido de potasio. • Fenolftaleina. • Alcohol etílico. Laboratorio de Química 3 Grupo de Trabajo: Jefe Coordinador: Torres Alejandro. Becarios: Berra Matías, Cides Juan José, Faundes Jaime, Mardones Walter, Silva Cristian; Yost Leonardo.
  4. 4. Ministerio de Cultura y Educación Universidad Tecnológica Nacional Unidad Académica Confluencia Av. Pedro Rotter S/N° Plaza Huincul- Provincia del Neuquen 6-PREPARACIÓN DE SOLUCIONES: No aplicable. 7-PROCEDIMIENTO: • Determinación de la conductividad equivalente: Sabemos que la resistencia de un conductor se puede expresar como R = ρ . L/S Donde ρ es la resistencia específica o resistividad y se define como la resistencia de un conductor de 1 cm de longitud y 1 mm2 de sección. Vimos que la conductividad específica era la inversa de la resistividad, λ = 1/ ρ, de donde R = L/S . λ Por lo que hemos visto, la conductividad específica vendrá dada por: λ = L/S . R Para obtener el valor de λ es suficiente medir la resistencia y las dimensiones del conductor, es decir las dimensiones de los electrodos y la distancia que los separa. Como para cada cuba, tanto L como S son constantes, en lugar de medir las dimensiones, se acostumbra a calibrarla con una solución de conductibilidad conocida. Para esto se usa generalmente KCl. Llamando K = L/S tendremos que: λ = L/S . R = K/R (2) Donde K es llamada constante de cuba. • Determinación de la constante de la cuba: Ver práctico: Conductividad Eléctrica-Química Analítica. Laboratorio de Química 4 Grupo de Trabajo: Jefe Coordinador: Torres Alejandro. Becarios: Berra Matías, Cides Juan José, Faundes Jaime, Mardones Walter, Silva Cristian; Yost Leonardo.
  5. 5. Ministerio de Cultura y Educación Universidad Tecnológica Nacional Unidad Académica Confluencia Av. Pedro Rotter S/N° Plaza Huincul- Provincia del Neuquen • Determinación de la conductividad equivalente. Grado de disociación y constante de disociación K: Una vez hallado el valor de la constante de cuba, se lava y seca la misma. Preparar 200 ml de AcH 0,2 N. (tomar 2,3 ml de un AcH glacial densidad: 1,049 g/ml y diluir en matraz de 200 ml con agua desmineralizada). Transvasar su contenido a un vaso de pptado. Determinar la conductibilidad específica (λ). Extraer 100 ml de la solución anterior, agregar 100 ml de agua exenta de CO2;(solución de AcH 0,10 N) y se vuelve a determinar la conductibilidad (λ) o conductividad específica. Repetir así la operación extrayendo otros 100 ml de la mezcla y agregando 100 ml de agua desmineralizada.(solución de AcH 0,05 N) Se realizan por lo menos seis determinaciones mínimo. Observación: No tirar las soluciones preparadas por dilución de AcH, ya que las mismas serán tituladas con solución 0,05 N de NaOH Normalizada para calcular la concentración exacta de AcH en cada medición de conductividad. Recordar que primeramente se deberá normalizar la solución de NaOH con Ftalato ácido de potasio (FAP). (0,20-0,25 g BHK para gastar 20 -25 ml NaOH 0,05 N).Indicador utilizado Fenolftaleina. (Solución al 0,5 %(P/V) en alcohol etílico) 8-DATOS PRIMARIOS 1-Completar las siguientes tablas. 1-a - Cálculo del Factor de la solución de NaOH 0,05 N. Masa de FAP(mg) Vol. de NaOH gastado(ml) Factor obtenido Factor promedio Laboratorio de Química 5 Grupo de Trabajo: Jefe Coordinador: Torres Alejandro. Becarios: Berra Matías, Cides Juan José, Faundes Jaime, Mardones Walter, Silva Cristian; Yost Leonardo.
  6. 6. Ministerio de Cultura y Educación Universidad Tecnológica Nacional Unidad Académica Confluencia Av. Pedro Rotter S/N° Plaza Huincul- Provincia del Neuquen 1-b - Cálculo de las concentraciones corregidas de las soluciones de AcH. (Normalidad) Solución Nº Vol.AcH tomado(ml) Vol. solución 0,05 N. NaOH Conc. corregida de la gastado(ml) en la titulación solución de AcH 1-c – Cálculo de la Constante de Disociación del Acido Acético. Datos: Conductividad equivalente del ión H+ : 350 ohm-1.cm2. equiv-1 Conductividad equivalente del ión Acetato (C2H3O2-1) :41 ohm-1.cm2. equiv-1 Valores obtenidos a 25 ºC y para soluciones diluidas (1.10-3 a 1.10-5N). Recordar que para el cálculo de la Conductividad Equivalente a dilución infinita se obtiene como: Λ o = Sumatoria λo i de donde λo i : es la Conductividad Equivalente a dilución infinita de los iones que la componen.(valores que están tabulados) Λ o (cond. α K Concentración λ Λ equiv. a corregida AcH(N) (grado de (cte de Conductividad (cond.equiv.) dilución disociación) disociación) infinita) Laboratorio de Química 6 Grupo de Trabajo: Jefe Coordinador: Torres Alejandro. Becarios: Berra Matías, Cides Juan José, Faundes Jaime, Mardones Walter, Silva Cristian; Yost Leonardo.
  7. 7. Ministerio de Cultura y Educación Universidad Tecnológica Nacional Unidad Académica Confluencia Av. Pedro Rotter S/N° Plaza Huincul- Provincia del Neuquen 9-CUESTIONARIO: Construir las siguientes gráficas en papel milimetrado: • Λ = f (conc. o dilución). • λ = f (conc. o dilución). • Kd = f (conc. o dilución).Por extrapolación hallar la cte de disociación. Por que se utiliza Fenolftaleina como indicador para la titulación del AcH? ¿Que otra manera tendríamos de determinar el pto final de la titulación? Qué necesitaríamos ¿.Que verificaríamos? ¿Que ocurre con la conductividad equivalente de los iones a medida que se incrementa su concentración en una solución? ¿Por qué? ¿De que otra manera potenciométricamente se puede calcular a Constante de Disociación de un Acido Débil? ¿Por qué la cte de disociación se halla por extrapolación? 11-BIBLIOGRAFIA: • Apuntes U.T.N. Sub-Regional Confluencia. Departamento de química e ingeniería química. • Apuntes UNL. Departamento Fisicoquímica. Facultad de Ingeniería Química. • Urreaga y otros. Experimentación en Química General –Editorial Thomson-2006. Laboratorio de Química 7 Grupo de Trabajo: Jefe Coordinador: Torres Alejandro. Becarios: Berra Matías, Cides Juan José, Faundes Jaime, Mardones Walter, Silva Cristian; Yost Leonardo.
  8. 8. Ministerio de Cultura y Educación Universidad Tecnológica Nacional Unidad Académica Confluencia Av. Pedro Rotter S/N° Plaza Huincul- Provincia del Neuquen Tablas Laboratorio de Química 8 Grupo de Trabajo: Jefe Coordinador: Torres Alejandro. Becarios: Berra Matías, Cides Juan José, Faundes Jaime, Mardones Walter, Silva Cristian; Yost Leonardo.

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