Facultad de Ciencias Química Departamen Departamento to de Fisicoquímica Universida Universidad d de Concepción
T.P.. 15: CONDU T.P CONDUCTIV CTIVIDAD IDAD ELECTRICA DE DISOL DISOLUCIONES UCIONES
Edgardo Leal Villarroel Asignatura: Fisicoq!"ica II Código 5#1#$% Proesor: Pa&lo 'a"&ra(o Colaborador: Tadeo Tadeo Orella(a Orella(a !rupo: 1 Fec"a 1# de se)*ie"&re de practico: +%1$ Fec"a +% de se)*ie"&re de entrega: +%1$ Nombre:
Resumen
Es*e *ra&a,o )r-c*ico *ie(e co"o o&,e*io es*diar la i(/e(cia de la co(ce(*raci0( e( la co(dc*iidad de disolcio(es de elec*roli*os d&iles 2 3er*es. De*er"i(ar la co(s*a(*e de disociaci0( del -cido ac*ico4 se realiara "edia(*e "*odo gr-6co "idie(do la co(dc*iidad a dis*i(*as co(ce(*racio(es. Se calclo
Ʌ
∞
4 )ara el -cido clor7!drico de 5891% .9 ;S"+"ol<1=4 co(
error rela*io de #5> 2 )ara el -cido ac*ico ( ?a de 54@51% <8 co( ( error rela*io del 8>
B*odo #$perimental
Ba*eriales 2 reac*ios: • • • • • • • •
Co(dc*i"e*ro ao *er"os*-*ico T&o de idrio Ba*races a3orados de 1%% ;"L= Pi)e*a *o*al de +5 ;"L= Vaso )) de 1%% ;"L= Aga desio(iada Disolcio(es de Cl %4%1 ;"olL <1= Cl %41 ;"olL<1= C#COO %4%5 ;"olL<1=
Res"e( del "*odo )rac*ico Para el )rocedi"ie(*o )rac*ico se de&e( )re)arar disolcio(es de 1G9 4 1G1$ 2 1G$94 de co(ce(*raci0( i(icial del -cido ac*ico4 disolcio(es de co(ce(*raci0( 1G94 1G+ 2 #G94 de la co(ce(*raci0( i(icial4 lego a(*es "edir la co(dc*iidad de es*as disolcio(es de de&e regis*rar la co(dc*iidad del aga e( el &ao *er"os*-*ico a +5 ;HC=4 lego se )rocede a "edir la co(dc*iidad de las disolcio(es de -cido ac*ico desde la "e(os co(ce(*rada 7as*a la disolci0( origi(al4 2 lego se re)i*e el )rocedi"ie(*o )ara el -cido clor7!drico4 *odo es*o e( el &ao *er"os*-*ico a +5 ;HC=
Res"e( del "*odo e)eri"e(*al Para de*er"i(ar la co(dc*iidad a dilci0( i(6(i*a del -cido clor7!drico se
de*er"i(ara
"edia(*e
la
e*ra)olaci0(
co(dc*iidad erss la ra! de la co(ce(*raci0(.
e(
(
gr-6co
de
Para la de*er"i(aci0( del co(s*a(*e de disociaci0( del -cido ac*ico se de*er"i(ara s co(dc*iidad a dilci0( i(6(i*a "edia(*e da*os *e0ricos4 2a qe el "*odo gra6co solo es -lido )ara elec*roli*os d&iles4 se de*er"i(ara c4 e( 3(ci0( de la ac*iidad del -cido 2 a "edia(*e ( gr-6co c Gs
√ αC
Datos e$perimentales • • • •
Te")era*ra A"&ie(*e: +%45 ± %45 ;C= Presi0( &aro"*rica: 8$4# ± %4%1 ;c"g= Fac*ores de correcci0(: ;J8$%K+49@J8@%K+489;""g= Co(dc*iidad aga: 54$ ;MSc" <+=
%abla & ' conductividad (cido ac)tico a *+ ,-C. Conductividad 2 Conductividad 3 [µScm-1] [µScm-1]
Concentración [molL-1]
Conductividad 1 [µScm-1]
0,0500
374 ± 1
374 ± 1
374 ± 1
0,0125
201 ± 1
202 ± 1
201 ± 1
3,13x10-3
129,1 ± 0,1
129,1 ± 0,1
129,1 ± 0,1
7,81x10-4
105,0 ± 0,1
105,1 ± 0,1
105,0 ± 0,1
%abla * ' conductividad (cido clor"ídrico a *+ ,-C. Conductividad 2 Conductividad 3 [mScm-1] [mScm-1]
Concentración [molL-1]
Conductividad 1 [mScm-1]
0,100
39,1 ± 0,1
39,1 ± 0,1
39,1 ± 0,1
0,0750
31,9 ± 0,1
31,8 ± 0,1
31,9 ± 0,1
0,0500
21,8 ± 0,1
21,9 ± 0,1
21,8 ± 0,1
0,0250
10,14 ± 0,01
10,14 ± 0,01
10,14 ± 0,01
Datos bibliogr(/cos:
Λ
JCl 9+$411%<9 ;S"+"ol<1=
< λ
C#COO<
9%41%<9 ;S"+"ol<1=
λ
#94$51%<9 ;S"+G"ol<1=
aJC#COO 14@51%<5 a +5 ;HC=
Resultados
Bag(i*des calcladas: %abla 0 ' Datos calculados para el (cido ac)tico %1 *+ ,-C. ;C#COO = ;"olL<1= %4%5%%
)ro". Corregida ;MSc"<1=
Λ ;MSc" +"ol< 1 =
α =
Λ Λ
c
l(Jc
∞
14%#1%< 545591%$
+8848
%4%19++
5
1481%<+
541% @495$1%$
1%548
%4%+1$5
$
<1+4% <
%4%%#1+
41$1%<
+4#91% 1%451%$
#+4@
%4%+$
$
<1#4%
$4@1%<8
%4%%%8@ 1
1411%8
@48
Λ [ µScm mol ∞
−1
2
%4%+
;"olL< 1 1G+ = +4$1%<+
<1145 <
%4%1+5
√ αC
#
94@1%<# <19
]=390,55 x 10 . 6
a: 54@81%<8 Er?a: 1481%<5 Ea?a: 8> %abla 2 ' Datos calculados para el (cido clor"ídrico %1 *+ ,-C. √ [ HCl ]
;Cl= ;"olL<1=
)ro". Corregida ;"Sc"<1=
Λ ;"Sc"+"ol<1= 1%5
;"olL< 1 1G+ =
%4%+5%
1%419
94%$
%415@
%4%5%%
+14@
94#$
%4++9
%4%85%
#14
94+5
%4+89
%4%1%%
#41
#4%
%4#1$
Λ [ mS cm mol ∞
2
−1
]=¿ . 5891%.9
Ea: 19@1%<9 Er: #948> Presión:
Fac*or de correcci0(: +4#9 ;""g= Presi0( corregida: 8$$4 ;""g= G 14%% ;a*"= !ra/co N-& conductividad del 3Cl en unción de la raí4 de la concentración Gs J;Cl= 9.5E%5 9.9E%5 9.#E%5 9.+E%5 ;"Sc"+ "ol<1 =
9.1E%5
3J: < 85#A$.1+: P 9#+8AA RQ %.%8
9.%E%5 #.E%5 #.@E%5 %.19%
%.1%
%.+9%
%.+%
%.#9%
;FCl ;"olL<1=1G+
Se eli"i(a el )ri"er )(*o de&ido a qe clara"e(*e es ( da*o err0(eo 2 se co(s*r2e ( (eo gra6co
!ra/co N-* conductividad del 3Cl en unción de la raí4 de la concentración *
Gs J;Cl= + 9.5E%5
3J: < 9889#+.$1: P 59$A#@.%# RQ %.@A
9.9E%5 9.#E%5 ;"Sc"+ "ol<1 =
9.+E%5 9.1E%5 9.%E%5 #.E%5 #.@E%5 %.+%%
%.+5%
%.#%%
%.#5%
;FCl= ;"olL<1=1G+
!ra/co N-0 conductividad del (cido ac)tico en unción de la raí4 de la concentración
Gs J;C#COO= 1.#E%8 1.+E%8 1.1E%8 1.%E%8 ;"Sc"+ "ol<1 =
.%E%$ @.%E%$ 8.%E%$ $.%E%$ 5.%E%$
%
%.%5
%.1
%.15
;CF#COOF= ;"olL<1=1G+
%.+
%.+5
!ra/co N-2 ln5c v6s
C H 3 COOH α [¿] √ ¿
l(c Gs ([ = <.% <1%.% <11.%
l(Ec
3J: 11A.9$: < 19.#5 RQ %.@8
<1+.% <1#.% <19.% <15.% %
%.%1
%.%1
%.%+
%.%+
%.%#
%.%#
%.%9
%.%9
([ = ;"olL<1=1G+
E,e")lo de c-lclos: a Calclo correcci0( de la )resi0(: Fc 2− Fc 1 Fc 2− X = P ° 2− P ° 1 P° 2− P 2,74 −2,48 2,48− X 780−760
=
780 −769,3
+4#9 ;""g= De ac- se dedce qe el 3ac*or de correcci0( es +4#9 ;""g=4 co"o se *ra&a,a a *e")era*ras "a2ores a %HC4 s*e de&e res*arse a la )resi0( &aro"*rica le!da
P&aro"*rica corregida: 8$4# −¿ +4#9 %41;""g= 14%% ;a*"=
± %41;""g= 8$$4 ±
& Pro"edio co(dc*iidad 2 co(dc*iidad "olar Da*os -cido ac*ico4 ;%4%5= Concentración [molL-1]
Conductividad 1 [µScm-1]
0,0500
374 ± 1
k prom= k prom =
Conductividad 2 Conductividad 3 [µScm-1] [µScm-1] 374 ± 1
374 ± 1
conductividad 1 + conductividad 2 + conductividad 3 3
( 374 + 374 +374 ) [ µScm−1 ] 3
=374 [ µScm−1 ]
Lego se corrige res*a(do la co(dc*iidad del aga4 e( es*e caso se so aga )o*a&le4 la cal )osee (a al*a co(dc*iidad s el aga des io(iada: $4# ;MSc" <1= k promCorregida=374 [ µScm
−1
]−96,3 [ µScm− ]= 278 [ µScm− ] 1
1
Calclo de la co(dc*iidad "olar k [ µScm
] − c [ mol ] −2
Λ =
1
−1
278 [ µScm
3
]
1000 cm Λ = −1 x 1 0,0500 [ mol ]
=5,56 x 106 [ µScm 2 mol−1 ]
Se e")lea el "is"o c-lclo )ara el -cido clor7!drico
c Calclo del grado de disociaci0( al3a4 co(dc*iidad a dilci0( i(6(i*a )ara el -cido ac*ico 2 ?c Bedia(*e los da*os *e0ricos calcla"os la co(dc*iidad a dilci0( i(6(i*a del -cido ac*ico
−¿ λ∞ +¿ λ∞ + v ¿ ∞ Λ = v ¿ −4
∞
−1
2
−4
2
−1
Λ =1 x 349,65 x 10 [ m Smol ]+ 1 x 40.9 x 10 [ m S mol ] ∞
−4
Λ =390,55 x 10
[m
2
−1
Smol
] x
10 [ cm 4
1 [m
2
]
2
]
10 [ µS ] 6
x
1[S]
Λ =390,55 x 10 [ µ S c m mol ∞
6
−1
2
]
Calclo de al3a4 )ara los da*os del e,e")lo a 5,56 x 10 [ µScm mol ] Λ α = ∞ = =1,42 x 10−2 6 2 −1 Λ 390,55 x 10 [ µScm mol ] 6
2
−1
Calclo de c )ara el al3a a(*erior 2 (a co(ce(*raci0( de %4%5%% ;"olL.1= 2 0,0500 [ mol ] x ( 1,42 x 10 c α k c = = −2 1− α 1 −1,42 x 10
−1
−2
)
2
k c =1,03 x 10−5
A)lica"os la 3(ci0( logari*"o (a*ral: ln k c =−11,5
d Calclo de ra! de la co(ce(*raci0( )ara el -cido clor7!drico Para (a co(ce(*raci0( de %41%% ;"olL <1=
mol
−1
¿ ¿
−1 −1 √ [ C ] =√ 0,100 [ mol ] =3,16 x 10 ¿
Se e")lea la "is"a 3(ci0( "a*e"-*ica )ara el c-lclo de
√ αC ! )ara
el -cido ac*ico
e C-lclo de la co(dc*iidad a dilci0( i(6(i*a )ara el -cido clor7!drico Del gra6co NH + se "edia(*e la ecaci0( de la l!(ea de *e(de(cia4 se e*ra)ola a cero: <9889##;C= 59$#@;"Sc" +"ol<1=
Para %
m 1 [¿ ¿ 2 ] 4
1 x 10 [ cm
2
]
=574 x 10−4 [ S m2 mol−1 ]
Λ =546938 [ mScm mol
−1
2
∞
] x
1[ S ] 3
1 x 10 [ mS ]
x ¿
3 C-lclo de ?a )ara el -cido ac*ico 2 los res)ec*ios errores Del gra6co NH9 *ilia"os la ecaci0( de la l!(ea de *e(de(cia 2 e*ra)ola"os a co(ce(*raci0( cero: ln"c =119,46 √ [ C ]−14,352
ln"a=119,46 # [ 0 ]−14,352 −14,352
ln"a= e
"a=5,85 x 10
−7
$a=¿( valor calculado )−( valor te % rico ) −7
−5
$a=¿(( 5,85 x 10 )−(1,,85 x 10 ))
$a=1,79 x 10−5 $r =100 x ∨
$a ∨¿ valor teorico −5
$r =100 x ∨ $r =97
1,79 x 10
−5
1,85 x 10
∨¿
Discusión 7 an(lisis Se calcl0 )ara el -cido ac*ico (a co(s*a(*e de acide ?a de 54@51% <84 co( ( error a&sol*o Ea de 1481% <5 2 ( error rela*io Er del 8>K Res)ec*o al -cido clor7!drico se calcl0 (a co(dc*iidad a dilci0( i(6(i*a de
Ʌ
∞
de 5891%<94 co( ( error a&sol*o Ea de 19@1% <9 2 (
error rela*io Er de #5>. Dado los resl*ados o&*e(idos el "*odo *iliado qe co(sis*e e( "edir la co(dc*iidad de disolcio(es de dis*i(*as co(ce(*racio(es de las es)ecies resl*a "-s e3ec*io )ara elec*roli*os 3er*es co"o el -cido clor7!drico4 2 (o as! )ara elec*roli*os d&iles co"o el -cido ac*ico4 2a qe el "e(or error se o&*o e( la "edici0( de la co(dc*iidad a dilci0( i(6(i*a del -cido clor7!drico4 el "*odo resl*o ser )reciso )ero (o as! co( (a gra( eac*i*d4 2a qe a"&os errores rela*ios so( co(sidera&le"e(*e gra(des. Para e)licar es*or errores se )ede( ide(*i6car co"o casas de error co"o las s)osicio(es realiadas )ara de*er"i(ar la co(s*a(*e de disociaci0( del -cido ac*ico co"o des)reciar los coe6cie(*es de ac*iidad i0(ica. Ta"&i( se )ede( ide(*i6car errores al )re)arar las disolcio(es co"o (a "ala 7o"oge(iaci0( de la "ecla4 "al )i)e*eo 2 (a )osi&le co(*a"i(aci0( de la disolci0( "adre4 ade"-s e( es*e *ra&a,o )rac*ico
se *ili0 aga )o*a&le la cal )osee (a gra( co(dc*iidad erss el aga des*ilada4 2 dado qe se e*ra,o ariadas eces aga de la llae la co(dc*iidad )do 7a&er ariado de aga e( aga4 lo qe a3ec*a la correcci0( qe se realia a la co(dc*iidad de las disolcio(es. Ade"-s es*a )ede co(*e(er co(*a"i(a(*es qe reaccio(es co( los -cidos origi(a(do (a &a,a de la co(ce(*raci0( real. Co"o 3or"a de dis"i(ir los errores )ara el -cido clor7!drico se )ede( realiar "-s "edidas a co(ce(*racio(es i(*er"edias de "odo de *e(er (a "e,or *e(de(cia 2 )ara el -cido ac*ico se )ede realiar "edidas de ) de disolcio(es a dis*i(*as co(ce(*racio(es )ara de*er"i(ar el ?a
Reerencias 3andboo8 o C"emistr7 and P"7sics 4 Daid R. Lide4 @9*7 Edi*io(4 CRC Press4 )-g. +8 #1 < 1+9+4 +%%# +%%9. C"ang9 R. )lds&2 .. J+%1#. W!"ica. Beico: Bc raX ill. Ca) 154
)ag $@%.
