Conductividad - Apuntes PDF

Conductimetría Conductividad Un electrolito es un ácido, base o sal que en solución acuosa puede conducir la electricidad. Los iones en una disolución se mueven al azar debido a la convección o a la temperatura. Al aplicar un campo eléctrico a la disolución los iones se mueven en un sentido determi...

Conductimetría Conductividad Un electrolito es un ácido, base o sal que en solución acuosa puede conducir la electricidad. Los iones en una disolución se mueven al azar debido a la convección o a la temperatura. Al aplicar un campo eléctrico a la disolución los iones se mueven en un sentido determinado según su carga (migración iónica). Los iones de la disolución transportan la corriente eléctrica. Ley de Ohm !=#·% V: voltaje V I: intensidad A R: resistencia Ω El movimiento iónico se estudia midiendo la resistencia R de la disolución. La resistencia R (Ω ohm) es una propiedad de un conductor por la que se opone al flujo de corriente que lo atraviesa. Una corriente continua (CC) es un flujo de carga eléctrica que no cambia de dirección. Una corriente alterna (CA) es un flujo de carga eléctrica que invierte periódicamente la dirección. La corriente continua provoca electrólisis y polarización. La conductancia G (W-1) es la capacidad del material de conducir la electricidad. Es la propiedad inversa de la resistencia eléctrica. G =1/R 1 W-1 = 1 S (siemens) La conductancia de una muestra: disminuye con su longitud, l $ !=# A % aumenta con su sección transversal A l La conductividad o conductancia específica & (S m-1) es la conductancia de una celda estandarizada. Suele expresarse en (S·cm-1) o (μS·cm-1). La constante k de una celda de conductividad (m-1) es la relación entre la longitud y la superficie. Normalmente expresada en cm-1. % '= #=!·' $ La medida de la conductividad de una disolución no es específica ni selectiva para una determinada especie de iones. La resistividad ρ (Ω m) es la propiedad inversa de la conductividad. Normalmente se expresa en Ω cm. ' % #= !=#· ( & La temperatura de referencia suele ser de 25°C. En ocasiones se usa la de 20°C. Conductividad y concentración Conductividad molar y equivalente % "# = Unidades SI (S m2 mol-1) & "# "' = Unidades SI (S m2 eq-1) ( z: carga de la especie iónica. La conductividad molar !m al aumentar la concentración: Electrolitos fuertes: decrece ligeramente. Electrolitos débiles: disminuye bruscamente. La clasificación depende del disolvente y del soluto. Los electrolitos fuertes son sólidos iónicos y los ácidos fuertes que están ionizados por completo en disolución. La concentración de iones en disolución es proporcional a la concentración del electrolito.  Las conductividades molares de electrolitos fuertes a baja concentración varían linealmente con la raíz cuadrada de la concentración. Ley de Kohlrausch. !" = !°" − &')⁄* Lm°: conductividad molar en el límite de concentración nula (iones infinitamente separados y sin interaccionan entre sí). !°" = +,-, + +/-/ l+: conductividad molar de los cationes. l-: conductividad molar de los aniones. n+: número de cationes por fórmula del electrolito. n-: número aniones por fórmula del electrolito. HCl, NaCl y CuSO4 n+ = n- = 1 MgCl2 n+ = 1 y n- = 2  !mº en agua a 298 K, l/(mS m2 mol-1) Ag+ 6,21 Br- 7,81 Ba2+ 12,72 CH3CO2- 4,09 Ca2+ 11,90 Cl- 7,635 Cs+ 7,72 ClO4- 6,73 Cu2+ 10,72 CO32- 13,86 H+ 34,96 (CO2)22- 14,82 K+ 7,350 F- 5,54 Li+ 3,87 [Fe(CN)6]3- 30,27 Mg2+ 10,60 [Fe(CN)6]4- 44,20 Na+ 5,010 HCO2- 5,46 [N(C2H5)4]+ 3,26 I- 7,68 [N(CH3)4]+ 4,49 NO3- 7,146 NH4+ 7,35 OH- 19,91 Rb+ 7,78 SO42- 16,00 Sr2+ 11,89 Zn2+ 10,56 Para BaCl2 en agua y a 298 K es: Λ°# = 12,72 + 2 · 7,63./.0.1234 = 27,98./.0.1234 Los electrolitos débiles no están completamente ionizados en disolución. Por ej. CH3COOH o NH3. # !* '+ # ", !" #$ + !& ' ( ⇌ !* '+ #$ + ", #$ -. = # !" La conductividad depende del grado de ionización a del electrolito. !* '+ = 01 ", = 01 !" = 1 − 0 1 7 ⁄& 0&1 -. 41 -. = 0= 1+ −1 1−0 21 -. Un electrolito está completamente ionizado a dilución infinita. Una disolución real sólo contiene una fracción a de iones. 89 = :8°9 La conductividad molar de una disolución 0,0100 M de CH3COOH (aq) a 298 K es Lm = 1,65 mS m2 mol- 1. Determinar el grado de ionización y el pK del ácido. a !#" $%& $''% = 1 · +#, - + 1 · +#/,0/112 = 1 · 34,96 + 1 · 4,09 = 39,05 :; :< :=>?@ 1,65 :; :< :=>?@ Λ" = BΛ°" B= = 0,0423 39,05 :; :< :=>?@ F %& 'I F E? %E FG + %< ' > ⇌ %& 'I FG + E? FG JK = F %E %& 'I = BL E? = BL %E = 1 − B L B