Clasificación de Electrolitos

Transcripción

1 8/11/14 Conductancia eléctrica Lalboratorio de Química Física I QUIM Ileana Nieves Martínez agosto 14 1 Clasificación de Electrolitos Electrolitos fuertes Ácidos fuertes Bases fuertes Sales Electrolitos débiles Ácidos débiles Bases débiles agosto 14 1

2 8/11/14 Propósitos En un intervalo de concentración se determinará la conductancia de: un electrolito fuerte (NaCl) un electrolito débil (ácido acético{}) una sal poco soluble (M n X m ) Se calculará: grado de ionización de, constante de ionización de, Ka solubilidad de sal poco soluble. s M agosto 14 3 Definición de conductancia, L Recíproco de Resistencia, R Flujo de: electricidad Electrones L 1 R Migración de iones agosto 14 4

3 8/11/14 Clasificación de sustancias Depende del comportamiento con respecto a un flujo de corriente. Conductores Semiconductores Aisladores agosto 14 5 Conducción de corriente eléctrica Clasificación: conducción electrónica metálica conducción huecos, { hoyos } semi-conductores Conducción electrolítica iones y electrones agosto

4 8/11/14 Conducción electrónica (metálica) Resulta de la movilidad de los electrones Ocurre en sólidos (metales iónicos), metales derretidos Consiste del movimiento (flujo) de electrones bajo la influencia de una diferencia en potencial. los átomos o iones de la red cristalina no participan en el proceso de conducción. agosto 14 7 Semi-conductores Los electrones que se localizan en banda sin llenar, separada de la banda ocupada por energía del orden kt (intrínseca o extrínseca) aislante agosto

5 8/11/14 Conducción electrolítica soluciones de electrolitos fuertes y débiles, sales fundidas y algunas sales sólidas. el flujo de electricidad se debe a: flujo de electrones La migración de iones positivos y negativos hacia el electrodo. incluye una transferencia de carga eléctrica de un electrodo a otro transferencia de materia. Se observan cambios químicos de los electrodos. agosto 14 9 Conducción electrolítica la resistencia (R) al flujo depende de: la distancia, (l) entre los electrodos el área, (A) de los electrodos. La resistencia para un material es: directamente proporcional a su longitud l inversamente proporcional al área seccional A del conductor distancia entre los electrodos, l, área expuesta de los electrodos A R l A k Inversamente proporcional a la conductancia L k l A l ' agosto 14 1 A 5

6 8/11/14 Ecuaciones útiles Relación entre conductancia y resistencia resistencia específica (ohm-cm) k constante de la celda Conductancia A L k' () l - conductancia específica (ohm-cm) -1 k = (k) -1 constante de la celda inversa Ley de Ohm 1 1 l l R k L A A E I R k l A k ' A l (1) (3) agosto Celdas para medir conductancia desconocido Resistencia variable (Caja de Resitencia estándard) interruptor batería Fuente de Corriente Alterna Celda de Conductancia B Solución experimental agosto

7 8/11/14 Conductímetro digital agosto Factores que afectan la conducción concentración grado de ionización naturaleza de iones temperatura (es importante controlarla) agosto

8 8/11/14 Definiciones generales Ohmnio (Ω): unidad de resistencia que representa la resistencia a EC de una columna de mercurio que mide 16.3 cm de largo y pesa g. Amperio (AMP): unidad de corriente (i) Voltio (V): es la unidad de expresión de fuerza electromotriz (emf) que representa el potencial necesario para pasar una corriente de un amperio a través de una resistencia de un ohmnio. agosto Definiciones generales (continuación) Conductancia específica (κ): conductancia de un ml de solución (κ = L [l / A]) donde: L conductancia observada A área del electrodo l distancia entre los electrodos [l/a] constante de la celda para conductancia, k Unidades: (ohm -1 cm -1 ) ó mho cm -1 ohm -1 = siemens (S) - en el sistema internacional agosto

9 8/11/14 Definiciones generales (continuación) Conductancia molar (Λ M ): conductancia de una cantidad de solución que contenga un peso por mol (1 mol) de electrolito colocado entre dos electrodos apartados por un cm (1 cm) (a lados opuestos de volumen dado). conductancia específica M concentración l M L Lxk M A M (4) (4) agosto Conductancia molar: Kohlraush Suma de conductancias molares límites de cationes y aniones a dilución infinita Para electrolitos fuertes es lineal vs curva para débiles. bc (6) Donde: b y son constantes C es la concentración molar 1/ NaCl (5) (C) 1/ agosto

10 8/11/14 Conductancia molar y sus usos Grado de disociación de ácido débil (7) Constante de ionización de ácido débil K a (8) agosto Conductancia a dilución infinita; electrolito débil Cálculo de para H Ac + NaCl Na Cl NaCl H Ac Na Cl NaCl HCl NaAc HCl NaAc NaCl agosto 14 1

11 8/11/14 K a Derivación de la ecuación # 8 (8) K a H Ac x H x H x x agosto 14 1 K K a K Derivación de la ecuación # 8 a a 1 1 (8) agosto 14 11

12 8/11/14 Relación de valor experimental, L con M L A 1 A l M (9) Para un mol por litro (M = 1mol/L) en una distancia de un cm (l = 1 cm) El factor de 1 convierte unidades de área de dm a unidades de cm según la ecuación (1): 1 ( mho cm ) m 3 M ( mol dm ) ( mho cm ) 1 cm m x 3 3 M ( mol dm ) 1dm -1 mho cm mol (1) agosto 14 3 Determinación de concentración Para soluciones diluídas de la ecuación (9): 1 M Corregir por disolvente (agua en este caso) 1 M HO Sólido poco soluble 1 M HO sólido (11) (1) agosto