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CONDUTIVIDADE DAS SOLUÇÕES
DEQ0625 - TERMODINAMICA EXPERIMENTAL - Laboratório de Termodinâmica – Departamento de Engenharia Química – Universidade Federal do Rio Grande do Norte – Natal RN.
Lais Cristina
Alexandre Soares
Antônio Batista
Tasia Cortes
RESUMO
Neste experimento analisamos a condutividade elétrica em soluções aquosas, tendo presente a água, que é um mal condutor elétrico e que suas soluções tem a capacidade de transportar eletricidade, dependendo da concentração e natureza dos íons presentes. Estudaremos os eletrólitos fracos, pela observação do comportamento de várias soluções diluídas.
Medidas de condutância elétrica permitem diferenciar eletrólitos fracos e fortes. Eletrólitos fortes seguem a lei de Kohlrausch enquanto que eletrólitos fracos são descritos pela lei de diluição de Ostwald. Examinando a dependência da condutividade com a concentração é possível determinar a condutividade de eletrólitos a uma diluição infinita e desta forma calcular o grau de dissociação e a constante de dissociação de eletrólitos fracos.
2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
A condutimetria é um método de análise de íons que se baseia na medida da condutividade elétrica de uma solução.
A condutividade, que é o inverso da resistência, depende da concentração e da natureza das várias espécies químicas presentes na solução, que definem a capacidade de transporte de carga que essa mesma solução apresenta.
A resistência R de um condutor uniforme com uma seção transversal é proporcional ao comprimento l e inversamente proporcional a seção transversal da área A do condutor:
A L
l
A
l
R
A constante da substância é conhecida como resistência específica, é a condutância específica
ou condutividade e L a condutância. Normalmente usa-se para condutores metálicos e para
eletrólitos. Desta forma a condutividade para uma solução de eletrólitos é dada a baixo, onde tem
dimensões: -1^ cm-1. No sistema SI o símbolo para condutância é S (Siemens) e a unidade de
condutividade é Siemens por metro ( S m-1). Onde 1 S = 1 -1.
l
A L
Ao medir condutividade de uma solução, as dimensões da célula (comprimento e área entre os eletrodos, figura ao lado) podem ser determinadas. Contudo, a célula é normalmente calibrada com uma solução de condutividade conhecida e a razão da medida da condutividade a ser tabulada da solução conhecida fornece diretamente a razão do
comprimento pela seção transversal da célula A
l.
Esta razão é também conhecida como a constante da célula e é determinada usando soluções de KCl de condutividade conhecidas. A constante da célula a ser usada normalmente já foi determinada pelo fabricante e pode ser encontrada no manual do aparelho. Contudo com o tempo a constante da célula pode mudar, portanto deve ser verificada sempre que for usada.
De acordo com a segunda equação a condutância lida no aparelho é multiplicada pela constante da célula. A condutividade da água é diminuída da condutividade determinada. As Figuras 1a e 1b mostram a dependência da concentração com a condutividade determinada para o KCl e o ácido acético.
Fig. 2: Condutividade molar do KCl versus a raiz quadrada da concentração.
De acordo com a lei de diluição de Ostwald , eletrólitos fracos não se dissociam completamente e possuem condutividade menor do que eletrólitos fortes. Com o aumento da concentração o equilíbrio de
dissociação é deslocado na direção das moléculas não dissociadas. O grau de dissociação de eletrólitos
fracos é o quociente da condutividade molar dividido pela condutividade molar a diluição infinita (Equação 5).
m Equação 6
A lei de diluição de Ostwald é valida para eletrólitos fracos, permitindo desta forma calcular a constante de dissociação ( K ).
m
K c m^ c
Equação 6
O valor limite da condutividade molar de eletrólitos fracos a diluição infinita é alcançada a concentrações extremamente baixas não sendo possível, portanto, fazer-se medidas exatas nestas
concentrações. Em conseqüência, não pode ser obtido pelas curvas extrapoladas a partir de m/ c ,
para eletrólitos fracos. A Equação 7 é derivada para resolver a lei de diluição de Ostwald para estes casos;
100
150
0.00 (^) 0. mol/L^ C
Scm2/mol
m
.( )^2
K
mc
m
(Equação 7)
Da equação 7 pode ser observado que existe uma relação linear entre o inverso da condutividade, o produto da condutividade molar e a concentração de eletrólitos fracos. A Figura 3 mostra esta relação para o ácido acético. Ainda a lei de diluição de Ostwald mostra que a condutividade molar a diluição infinita pode ser obtida da intersecção com a
ordenada 1/ m sobre c. m.
Fig. 3: Inverso da condutividade molar do ác. acético versus o produto da cond. molar e a concentração.
0.0 (^) 0.
m
m.C
1
1 o o
Como mostrado acima, a condutividade da solução salina aumenta de acordo com sua concentração molar.
CONCLUSÕES
Conclui-se que a concentração ou presença de sais interfere diretamente na condutividade das soluções sendo de extrema importância o uso desse método para fins industriais e de pesquisas
OBSERVAÇÔES
O gráfico acima foi elaborado com o auxílios dos componentes do grupo 3 ( Fabricia do Carmo, Josicléia Gabriel e Rosemary Alves Ribeiro) uma vez que este já havia realizado o experimento acima. Por questões de segurança, não foi realizada a verificação de condutividade do Acido Acético (eletrólito forte) como consta no roteiro.
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
80000
90000
0 2 4 6 8 10
Condutividade x Concentração molar
Condutividade
Referências
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