Este documento describe los fundamentos y aplicaciones de la electroquímica. Explica cómo se mide la conductividad eléctrica en disoluciones usando celdas de conductividad y conductímetros. También cubre el efecto de la temperatura en las medidas de conductividad y cómo calibrar el equipo usando patrones. Finalmente, resume algunas aplicaciones analíticas e industriales de las técnicas conductimétricas como el control de pureza del agua y valoraciones.

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Asignatura: ELECTROQUÍMICA
Facultad: CIENCIAS
Escuela: INGENIERÍA QUÍMICA
Período Académico: 4 ABRIL - 31 AGOSTO 2016
Integrantes: Marcela Guamán; Gabriela Toapanta; Gabriela

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1. Fundamentos
2. Medidas de la conductancia
- Unidades para expresión de resultados
- Efecto de la temperatura
- Celdas de conductividad
- Determinación de la constante de la célula. Calibrado del conductímetro
1. Aplicaciones
- Características analíticas
- Control de la pureza del agua
- Valoraciones conductimétricas
1. Aplicaciones al análisis de alimentos
CONTENIDOS

3. ¿Cómo se mide la conductividad?
Un sistema completo para la medida de conductividad está formado por
los siguientes elementos básicos:
- Célula de conductividad.
- Sonda de temperatura.
- Instrumento de medida:
Conductímetro
El conductímetro mide la conductividad eléctrica de los iones en una
disolución. Para ello aplica un campo eléctrico entre dos electrodos de la
célula y mide la resistencia eléctrica de la disolución.
Para evitar cambios en las sustancias, efectos de capa sobre los
electrodos, etc. se aplica una corriente alterna.
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2. Medidas de la conductancia

4.  Las unidades de medida habituales de la conductividad de una
disolución son los Siemens/cm (S/cm).
Otras formas alternativas de expresar la conductividad de una disolución
son la Salinidad y los Sólidos Totales Disueltos (STD).
 Salinidad
Se refiere a la concentración de una disolución teórica de NaCl con la
misma conductividad que la muestra en estudio. Se expresa en ppm ó g/L
de NaCl.
 STD (Sólidos Totales Disueltos)
La conductividad puede ser utilizada como un indicador de la cantidad de
materias disueltas en una disolución. Se expresa en ppm ó g/L de CaCO3.
4 - Unidades para expresión de resultados

5. La conductividad de una disolución depende de la temperatura. Ésta tiene
un doble efecto sobre los electrolitos, influye en su disolución y en la
movilidad iónica.
La conductividad de una disolución aumenta con la temperatura. Este
aumento normalmente se expresa en %/ºC, y se denomina Coeficiente de
Temperatura (CT).
En general las disoluciones acuosas poseen un CT cercano al 2%/ºC.
Las medidas de conductividad deben hacerse a temperatura controlada y
expresar los resultados indicándola.
Para poder controlar la temperatura, algunas células de conductividad
albergan en su interior un sensor de temperatura, en otros casos es
necesario adquirirlo separadamente.
5 - Efecto de la temperatura

6. - Células con dos electrodos: es el modelo clásico.
Se construyen con dos o tres electrodos metálicos.
Tradicionalmente se representa la célula con dos
electrodos de chapa de Pt de 1 cm2
recubiertos de
Pt finamente divido, fijos al vidrio de la misma y
separados entre sí 1 cm.
El valor de constante k ( l/A ) de la celda caracteriza a la misma. En el caso
descrito k = 1 cm-1
. Permite medir conductividades en un amplio intervalo.
- Células con cuatro o más electrodos: El número, tamaño, forma y material de
los electrodos varía según las características de las muestras en las que van a
ser introducidos.
- Células con sensor de temperatura: Permiten la medida
simultánea de la conductividad y la temperatura para poder
corregir automáticamente el efecto de la misma sobre la
conductividad de la muestra.
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Fig. 1 Fig. 2
Fig 3
- Celdas de conductividad

7. El valor de constante k de la celda caracteriza a la misma.
Como k es un factor que refleja una configuración física particular de la celda, el
valor observado de la conductancia de la muestra G, debe ser multiplicado por
el valor determinado de la constante de la celda para obtener la conductividad χ
de la disolución (en S/cm).
Por ejemplo, para una lectura de conductancia de 200 µS usando una celda de
constante 0,1 cm-1
, el valor de conductividad será de 200 • 0,1 = 20 µS/cm.
Para poder determinar experimentalmente el valor de k, se calibra la
celda midiendo la conductancia G de una disolución patrón de
conductividad conocida χ.
El valor de k vendrá dado por:
7 -Determinación de la constante de la célula. Calibrado del conductímetro

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Para la calibración se usan disoluciones de KCl en agua ultrapura
de concentración exactamente conocida, cuyos valores de
conductividad χ se encuentran tabulados
í
La mayoria de los conductímetros permiten la calibración con varios
patrones de baja, media y alta conductividad
Patrón concentración conductividad
KCl 0,001 M 147µS/cm
KCl 0,01 M 1413 µS/cm
KCl 0,1 M 12,88 mS/cm
- Determinación de la constante de la célula. Calibrado del conductímetro

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Equipo para efectuar las medidas
Conductímetro
Disoluciones KCl patrón (χ certificada)
Célula
conductividad
con sensor
temperatura
Agitador
- Determinación de la constante de la célula. Calibrado del conductímetro

10. 3. Aplicaciones
 Selectividad: Las medidas conductimétricas directas tienen poca
selectividad ya que cualquier especie cargada contribuye a la
conductividad total de la disolución.
No se suelen utilizar para medir la concentración de un determinado
electrolito. Su principal aplicación es la medida de la concentración total
de electrolitos.
 Sensibilidad: la sensibilidad es alta, por ello es un importante
instrumento analítico para ciertas aplicaciones como por ejemplo
detectores en cromatografía iónica.
 Exactitud y precisión: Con los estándares apropiados y un buen control
de la temperatura podemos obtener una alta precisión y exactitud del
orden del 0,1 %.
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Características analíticas

11. 3. Aplicaciones
- La principal aplicación de las medidas directas es determinación de la
concentración total de electrolitos. Esta última medida es particularmente
útil como un criterio de pureza para el agua destilada
Algunos de los usos de las técnicas conductimétricas son para control de:
- Contenidos salinos en calderas
- Concentración de iones a la salida de una columna de cromatografía líquida, es
decir como detector en cromatografía iónica se utiliza un equipo conductimétrico
- Concentraciones de disoluciones ácidas utilizadas en procesos industriales
- Concentraciones de fertilizante líquido a medida que el fertilizante se aplica
- Contaminación en arroyos y ríos
- Determinación del punto final de valoraciones ácido-base
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12. 3. Aplicaciones
Control de la pureza del agua
El agua potable suministrada por las cañerías posee un contenido de
electrolitos que no es adecuado para su uso en los laboratorios.
Esta agua puede ser purificada por destilación, intercambio iónico o por
métodos combinados de intercambiadores y membranas para ósmosis
inversa.
Se puede conocer el grado de purificación alcanzado midiendo la
conductividad total del agua producida.
 El agua desionizada de alta calidad, agua ultrapura tiene una
conductividad de 0,05 µS/cm (25 ºC).
 El agua natural (ej. agua potable o agua superficial) se encuentra en
el rango de 100-1000 µS/cm.
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13. 3. Aplicaciones
Valoraciones conductimétricas
• Se basan en la medida del cambio de la conductancia de una disolución a
medida que se agrega el reactivo valorante.
• Durante una valoración, la sustitución de algunas especies iónicas por otras de
diferente conductividad equivalente, como consecuencia de la reacción de
valoración, producirá un cambio en la conductancia, el cual puede ser
aprovechado para determinar el punto final de una valoración.
En las valoraciones conductimétricas,
la conductancia de la disolución a valorar se
mide después de la adición de cantidades
determinadas de reactivo valorante.
Se representan los valores de
conductancia en función del volumen de
valorante agregado, y se obtiene dos rectas de
pendientes diferentes, cuya intersección se
corresponde al punto final de una valoración.
Valoración conductimétrica de HCl con NaOH
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 Las medidas de conductividad tienen muchas
aplicaciones, ya que permiten controlar las
variaciones de concentración en cualquier
disolución.
 Algunos de los usos de las técnicas
conductimétricas en la industria alimentaria son el
control de:
- La concentración total iónica de las disoluciones
acuosas
- La calidad del agua destilada o desionizada: la
conductancia específica del agua pura es solo 5 x10-2
µS/cm y vestigios de una impureza iónica aumentaría
la conductancia en un orden de magnitud o más
4. Aplicaciones en análisis de alimentos χ
Fig. 1

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REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS:
-Logo Encabezado páginas ESPOCH. Autor: Escuela Superior
Politécnica de Chimborazo. Dirección web: http://www.espoch.edu.ec/
-Fuente catálogo Crisol
Asignatura: ELECTROQUÍMICA
Facultad: CIENCIAS
Escuela: INGENIERÍA QUÍMICA
Período Académico: 4 ABRIL - 31 AGOSTO 2016