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Conductancia eléctrica Lalboratorio de Química Física I QUIM 4051
Clasificación de Electrolitos Electrolitos fuertes
Ácidos fuertes
Bases fuertes
Sales
Electrolitos débiles
Ácidos débiles agosto 2014
Bases débiles 2
1
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Propósitos En un intervalo de concentración se determinará la conductancia de:
un electrolito fuerte (NaCl) un electrolito débil (ácido acético{HAc}) una sal poco soluble (MnXm)
Se calculará:
grado de ionización de HAc, constante de ionización de HAc, Ka solubilidad de sal poco soluble. sM
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Definición de conductancia, L Recíproco de Resistencia, R L R1 Flujo de:
electricidad Electrones
Migración de iones
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Clasificación de sustancias Depende del comportamiento con respecto a un flujo de corriente. Conductores Semiconductores Aisladores
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Conducción de corriente eléctrica Clasificación:
conducción electrónica metálica
conducción huecos, {“ hoyos”} semi-conductores
Conducción electrolítica iones
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y electrones 6
3
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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.
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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 2014
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4
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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.
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Conducción electrolítica la resistencia (R) al flujo depende de:
la distancia, (l) entre los electrodos el área, (A) de los electrodos.
l
A
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 Al k '
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Ecuaciones útiles Relación entre conductancia y resistencia R
1 1 l l k L A A
(1)
resistencia específica (ohm-cm) k – constante de la celda k l A
Conductancia
A L k' l - conductancia específica (ohm-cm)-1 k’ = (k)-1 – constante de la celda inversa k ' A l
(2)
Ley de Ohm E I R
(3)
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Celdas para medir conductancia desconocido Resistencia variable (Caja de Resitencia estándard)
B Solución experimental
batería Fuente de Corriente Alterna
Celda de Conductancia
interruptor http://www.topac.com/conductivityprobes.html agosto 2014
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Conductímetro digital
http://en.wikipedia.org/wiki/File:Electrical_conductivity_meter.jpg agosto 2014
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Factores que afectan la conducción concentración grado de ionización naturaleza de iones temperatura (es importante controlarla)
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Definiciones generales Ohmnio (Ω): unidad de resistencia que representa la resistencia a 0EC de una columna de mercurio que mide 106.3 cm de largo y pesa 14.4521 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 2014
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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
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Definiciones generales (continuación) Conductancia molar (ΛM): 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).
M
conductancia específica concentración M
M
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l L L xk M A
(4)
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Conductancia molar: Kohlraush
Suma de conductancias molares límites de cationes y aniones a dilución infinita 0 0 0 (5)
Para electrolitos fuertes es lineal vs curva para débiles. 1/2 0 0 b C (6)
Donde: b y 0 son constantes
NaCl
C es la concentración molar
HAc
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(C) 1/2 18
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Conductancia molar y sus usos Grado de disociación de ácido débil HAc
0HAc
(7)
Constante de ionización de ácido débil Ka
2 HAc 0
(8)
0HAc 0HAc
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Conductancia a dilución infinita; electrolito débil Cálculo de 0 para HAc
