CONDUCTIMETRIA DIRECTA Y TITULACIONES ALEJANDRO ALMANZA CARLOS DE LA HOZ DAYANA HERNANDEZ
CONDUCTIMETRIA Es un método electro analítico basado en la conducción eléctrica de los iones en solución, que se relaciona con la concentración de una solución, depende de su carga, de la movilidad entre dos puntos de diferente potencial. La conductividad eléctrica es un fenómeno de transporte donde la carga se mueve a través de un sistema.
FUNDAMENTOS I = V / R, donde R (resistencia), V (potencial) , I (intensidad de corriente) La conductividad especifica K =J(densidad de corriente)/E(campo eléctrico) El inverso de la conductividad es la resistividad r = 1 / K E (V) no es extremadamente alto y en condiciones de estado estacionario, se puede considerar a la disolución como un conductor que sigue la Ley de Ohm R = r × L / A
r es la resistividad (en ohm × cm) A es el área a través de la cual se produce el flujo eléctrico (en cm²) y L es la distancia entre los dos planos (en cm). Se define(G) como conductancia electrolítica G = 1/ R (S) Siemens G = 1/r × A/L = C × A/L C es la conductividad de la disolución (en S × cm-1) la conductancia molar (Lm), que se define como: Lm = K / C S×cm²×mol-1 donde C es la concentración del electrolito. Lm que se deberá usar es: Lm = 1000×K / C
CONDUCTIVIDADES EQUIVALENTES IÓNICAS PARA DIFERENTES IONES λo (ohm-1cm2eq-1) Catión Anión Na+ 50.2 Cl- 76.1 NH4+ 73.5 ClO4- 67.0 Ca2+ 59.5 NO3- 71.5 Ba2+ 63.5 SO42- 80.0 Al3+ 40.0 OH- 200.0 H+ 350.0
APLICACIONES Estudio de fenómenos en disolución Curvas de calibración Disociación electrolítica Estudio de sistemas de cuantificación Valoraciones Equilibrio químico
CONDUCTIMETRIA DIRECTA La medición directa de la conductividad es un proceso muy sensible para la medición de concentraciones iónicas, pero debe ser utilizada con cautela, pues cualquier especie con carga eléctrica presente en una solución contribuirá para la conductancia total.
Las medidas conductimétricas también pueden ser utilizadas para determinar el punto final de muchas titulaciones, pero el uso está limitado a sistemas relativamente simples, en los cuales no existe cantidad excesiva de reactivos presentes.
TITULACIONES Esta técnica consiste en acompañar las variaciones de la conductancia de la solución en estudio durante una titulación. El punto final es determinado a partir de la representación gráfica de la conductancia o de la conductancia específica, debidamente corregidas, en función del volumen de titulante añadido. Las curvas obtenidas asumen formas diferentes según el sistema químico estudiado, sin embargo son caracterizadas por presentaren segmentos rectilíneos con inclinaciones diferentes en los lados de él(los) punto(s) de equivalencia. El punto final es obtenido por la intersección de los segmentos de recta extrapolados.
ACIDO FUERTE CON BASE FUERTE La conductancia inicialmente disminuye en virtud de la sustitución del ión hidrógeno (Λ ∞ = 350) por el catión del titulante (Λ ∞ = 40 – 80) y después de punto de equivalencia crece rápidamente con la adición de exceso del álcali fuerte, en virtud del gran valor de Λ ∞ del ion hidróxido Los dos segmentos de la curva son rectilíneos dese que el volumen del reactivo adicionado fuera despreciable y la intersección da el punto final; son las curvas 1 y 2
ACIDO DEBIL CON BASE DEBIL La titulación de un ácido débil por una base débil puede ser realizada con facilidad y es frecuentemente preferible la titulación con una base fuerte. El gráfico a continuación es la titulación del ácido acético 0,003 mol/L por una solución de amoníaco 0,0973 mol/L. La curva de neutralización hasta el punto de equivalencia es semejante a la que se obtiene con solución de hidróxido de sodio, pues el acetato de sodio y el acetato de amonio son electrolitos fuertes. Luego del punto de equivalencia, el exceso de solución acuosa de amoníaco tiene pequeño efecto sobre la conductancia, pues la disociación de la base es fuertemente reprimida por la sal de amoníaco presente en la solución. Las ventajas sobre la titulación con álcali fuerte son la facilidad de fijar el punto final y la menor influencia del dióxido de carbono, que puede ser despreciada en soluciones diluidas.
ACIDO DEBIL CON BASE FUERTE A continuación, aparecen algunas curvas de titulaciones del ácido acético por el hidróxido de sodio, es claramente imposible fijarla en un punto final exacto.
APLICACIONES Selectividad: Las medidas conductimétricas directas tienen poca selectividad ya que cualquier especie cargada contribuye a la conductividad total de la disolución. No se suelen utilizar para medir la concentración de un determinado electrolito. Su principal aplicación es la medida de la concentración total de electrolitos. Sensibilidad: la sensibilidad es alta, por ello es un importante instrumento analítico para ciertas aplicaciones como por ejemplo detectores en cromatografía iónica. Exactitud y precisión: Con los estándares apropiados y un buen control de la temperatura podemos obtener una alta precisión y exactitud del orden del 0,1 %.
La principal aplicación de las medidas directas es determinación de la concentración total de electrolitos. Esta última medida es particularmente útil como un criterio de pureza para el agua destilada. Algunos de los usos de las técnicas conductimétricas son para control de: Contenidos salinos en calderas. Concentración de iones a la salida de una columna de cromatografía líquida, es decir como detector en cromatografía iónica se utiliza un equipo conductimétrico. Concentraciones de disoluciones ácidas utilizadas en procesos industriales. Concentraciones de fertilizante líquido a medida que el fertilizante se aplica. Contaminación en arroyos y ríos. Determinación del punto final de valoraciones ácido-base.