VALORACIONES CONDUCTIMÉTRICAS I. OBJETIVOS. - Determinar los sólidos totales en muestras (µs, ms, ppm) - Determinar el punto de equivalencia de soluciones ácido fuerte – base fuerte, ácido débil – base fuerte, ácido débil – base débil.
II. MARCO TEORICO.
La conductividad es una variable que se controla en muchos sectores, desde la industria química a la agricultura. Esta variable depende de la cantidad de sales disueltas presentes en un líquido y es inversamente proporcional a la resistividad del mismo. La conductividad se define como la capacidad de una sustancia de conducir la corriente eléctrica y es lo contrario de la resistencia.
La unidad de medición utilizada comúnmente es el Siemens/cm (S/cm), con una magnitud de 10 elevado a -6 , es decir microSiemens/cm (µS/cm), o en 10 elevado a -3, es decir, miliSiemens (mS/cm).
Conductividad del agua
Agua pura: 0.055 µS/cm Agua destilada: 0.5 µS/cm Agua de montaña: 1.0 µS/cm Agua para uso doméstico: 500 a 800 µS/cm Máx. para agua potable: 10055 µS/cm Agua de mar: 52 µS/cm
En el caso de medidas en soluciones acuosas, el valor de la conductividad es directamente proporcional a la concentración de sólidos disueltos, por lo tanto, cuanto mayor sea dicha concentración, mayor será la conductividad. La relación entre conductividad y sólidos disueltos se expresa, dependiendo de las aplicaciones, con una buena aproximación por la siguiente regla:
grados ingleses
grados americanos
1.4 µS/cm = 1ppm o 2 µS/cm = 1 ppm (partes por millón de CaCO3)
donde 1 ppm = 1 mg/L es la unidad de medida para sólidos disueltos.
1
Además
de
los
normales
conductímetros,
existen
instrumentos
que
convierten
automáticamente el valor de conductividad en ppm, ofreciendo directamente las medidas de la concentración de sólidos disueltos. La conductividad depende de: - Nº de iones en disolución - La carga iónica - La movilidad de los iones - El disolvente - La temperatura Usos: - Medidas de conductividad directa - Valoraciones conductimétricas
Las valoraciones conductimétricas se basan en la medida del cambio de la conductancia de una disolución a medida que se agrega el reactivo valorante. La conductancia de una disolución varía, entre otros factores, con el número, tamaño y carga de los iones, por lo que iones diferentes contribuirán en forma diferente a la conductancia de una disolución. De esta manera, durante una valoración, la sustitución de algunas especies iónicas por otras producirá un cambio en la conductancia, el cual puede ser ventajosamente aprovechado para determinar el punto final de una valoración.
En las valoraciones conductimétricas, la conductancia de la disolución a valorar se mide luego de la adición de cantidades determinadas de reactivo valorante. Si se grafican los valores de conductancia en función del volumen de valorante agregado, se obtendrán dos rectas de pendientes diferentes, de cuya intersección se podrá obtener el punto final de una valoración.
Figura 1. Curva de titulación conductimétrica de un ácido fuerte con una base fuerte
2
Por ejemplo, en la Fig. 1 se muestra la gráfica de conductancia vs. volumen de NaOH agregado durante la valoración conductimétrica de una disolución de HCl con NaOH. A medida +
que se agrega el reactivo valorante (NaOH), los H del HCl van siendo consumidos por los OH +
-
+
para formar agua. Estos H son progresivamente sustituidos por iones Na , los cuales poseen +
una menor conductancia iónica que los H , y por lo tanto la conductancia de la disolucón +
-
disminuye. Luego del punto equivalente, el exceso de iones Na y OH provoca el aumento de la conductancia de la disolución verificándose la segunda recta que se muestra en la figura. La pendiente de la recta correspondiente a la fase final de la valoración (más allá del punto equivalente) es menor que la pendiente incial debido a que la suma de las conductividades +
-
+
-
iónicas del Na y el OH es menor que la correspondiente suma para los iones H y Cl .
Asimismo la curva de titulación conductimétrica de un ácido débil con una base fuerte será:
III. MATERIALES Y REACTIVOS. Materiales: -
Conductímetro
-
Vasos de precipitado
-
Bureta
-
barilla
Reactivos: HCL 0.01N, 50 ml CH3COOH 0.01N, 50 ml NaOH 0.1N, 250ml - KCl 0.01M, 50 ml
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IV. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL. 4.1 Determinar la conductividad. a) AGUA DESTILADA (µs, ppm) 2,45ppm 4,76µs b) AGUA DE CAÑO (µs, ppm) 543µs 270ppm c) ÁCIDO-BASE Ácido fuerte – base fuerte
Titular 150mL de HCl (cc) con NaOH 0,1N µs
VNaOH (mL) 0
3120
1
2898
2
2708
3
2565
4
2395
5
2199
6
2001
7
1883
8
1714
9
1559
10
1406
11
1236
12
1106
13
981
14
930
15
956
16
995
17
1097
18
1210
19
1325
20
1434
21
1544
4
Calculamos la normalidad: NaVa = NbVb Na= Na =0,0093N Ácido débil – base débil
Titular NH4OH 0,1N con 100mL de CH3COOH µs
VNH4OH (mL) 0
270
1
268,4
2
265,8
3
264,9
4
264,5
5
263,1
6
260,9
7
260,5
8
259,3
9
258
10
257,1
11
255,9
12
254,9
13
253,5
14
252,3
5
Calculamos la normalidad: NaVa = NbVb Na= Na =0,006N Base fuerte – ácido débil
Titular NaOH 0,1N con 380mL de CH3COOH µs
VNaOH (mL) 0
258
1
240,5
2
229,8
3
225,1
4
222,5
5
211,9
6
209,3
7
217,8
8
245,7
9
251,1
10
263
11
272,8
12
289,8
6
Calculamos la normalidad: NaVa = NbVb Na= Na =0,0157N Ácido débil – acido fuerte
Titular 50mL de CH3COOH con 50mL de HCl VmL
µs
0
1542
1
1288
2
1022
3
784
4
CH3COOH
546
5
HCl
498
6
623
7
793
8
623
9
793
10
968
11
1140
12
1274
13
1465
14
1616
7
Calculamos la normalidad: CH3COOH: NaVa = NbVb = 8x10-3
Na= Na =0,008N HCl:
NaVa = NbVb Na=
= 0,01
Na =0,01N V. CONCLUSIONES.
Se obtuvieron las concentraciones de sólidos disueltos tanto en el agua de caño como en la del agua destilada.
Las graficas elaboradas muestran el punto de equivalencia en la valoración de la base fuerte con los ácidos fuerte y debil.
VI. BIBLIOGRAFIA.
Atkins, P.W., PHYSICAL CHEMISTRY, Ediciones Omega, Barcelona, 1999.
Castellan, G., FISICOQUÍMICA, Editorial Addison-Wesley Iberoamericana, Wilmington,
2001. R. Chang., FISICOQUÍMICA CON APLICACIONES A SISTEMAS BIOLÓGICOS, 3ª Edición, CECSA (1986).
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