Relatorio n1 - Condutividade de soluções de um eletrólito forte

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Escola Superior de Tecnologia 
Unidade Departamental de Engenharias 
Licenciatura em Engenharia Química e Bioquímica 
 
Química das Soluções (2º Ano/ 1º Semestre - 2017) 
Docente: Professora Teresa Silveira 
 
Trabalho Prático nº 1 
Condutividade de soluções de um eletrólito forte 
 
 
Grupo I: 
Ana Emídio nº 20215 
Mª Inês Emídio nº 19896 
 
Tomar, Outubro/2017 
1. Resumo 
Neste trabalho prático tivemos como objetivo o estudo da variação da 
condutividade de um eletrólito forte com a concentração através de sucessivas adições de 
uma solução de 0,10 N de HCl. 
Através de uma titulação condutimétrica determinamos a concentração exata de 
um ácido forte, HCl, com uma base forte, NaOH. 
Os valores obtidos da concentração exata de de 0,01 N de HCl foi de 0,0102 N, e para 0,1 
N de 0,102 N 
Realizámos também uma titulação volumétrica de um ácido forte, HCl, com uma 
base forte, NaOH, tendo como indicador ácido-base a fenolftaleína. 
Nesta titulação, a concentração do ácido (HCl) de 0,01 N foi de 0,0105 N, e para a solução 
mais concentrada, 0,1 N, de 0,105 N. 
Desta forma, foi possível comparar os valores obtidos das concentrações exatas 
de cada titulação, bem como a eficiência dos métodos. 
Podemos também constatar que o eletrólito em estudo segue a lei limite de 
Onsager e, portanto, considerando o seu comportamento observado experimentalmente, 
é considerado um eletrólito forte. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2. Parte Experimental 
• Aparelhagem 
Para medir a condutividade e a temperatura, utilizou-se um condutivímetro Crison 
Micro CM 2200 e uma célula condutimétrica. 
Para pesar o hidróxido de sódio, NaOH, usámos a balança técnica Denver Instrument 
Company TR-2102, e para o cloreto de potássio, KCl, a balança analítica SCALTER SBC 
31. 
Utilizámos ainda um agitador magnético para podermos homogeneizar as soluções; 
e material de vidro corrente de laboratório. 
• Reagentes 
Usou-se o cloreto de potássio, KCl, “Potassium Chloride a.r.” – Chem-lab NV; 
Hidróxio de sódio, NaOH, “Sodium Hydroxyde” – Eka Pellets p.a.; Ácido clorídrico, HCl 
a 37%, “Hydrochloric acid min 37%”- Riedel-de Haën. 
• Método experimental 
Primeiramente, foi necessário preparar as soluções. 
Para a solução de 0,01 N de KCl, pesámos 0,0789 g de KCl, diluímos e perfizemos 
com água destilada para um volume de 100 mL. 
Na solução de 1 N de HCl a 37% para um volume de 100 mL, foi necessário um 
volume de 8,3 mL de HCl com restante de água destilada até ao volume pretendido. A 
partir desta solução obtivemos as diluições pretendidas. 
Para a de 0,1 N de HCl para um volume de 100 mL, retirámos da solução de 1 N, 10 mL 
adicionando água destilada. 
Para a de 0,01 N de HCl para um volume de 500 mL, recolhemos 50 mL da solução de 
0,1 N e adicionámos água destilada. 
Para a solução de 0,10 N de NaOH pesámos 2,05 g de NaOH, diluímos e perfizemos 
com água destilada para um volume de 500 mL. 
Preparadas as soluções, seguimos o protocolo. 
 
3. Resultados experimentais e cálculos 
3.1 Calibração da célula condutimétrica: 
▪ Constante da célula: 1,00 cm-1 
▪ Temperatura de referência: 23,8 ºC 
▪ Condutividade da solução: 1383 µS cm-1 
 
3.2 Estudo do comportamento do eletrólito forte 
▪ Condutividade específica da água utilizada: 2,92 µS cm-1 
 Valores experimentais da condutividade obtidos durante a adição de volume de 0,10 
N de HCl. 
Volume de solução de ácido (mL) Condutividade da solução, k (µS cm-1) 
0,0 2,92 
0,40 55,8 
0,80 143,6 
1,20 224,0 
1,60 299,0 
2,00 385,0 
4,00 767,0 
10,00 1857,0 
15,00 2720,0 
20,00 3520,0 
Tabela 1- Variação da condutividade com o volume da solução de ácido (mL) 
 
 
 
 
 
Condutividade específica corrigida com a condutividade da água destilada, tendo 
como base de cálculo a condutividade obtida experimentalmente menos a condutividade 
da água destilada. 
Volume de solução de ácido (mL) 
Condutividade corrigida, K, da 
solução (µS cm-1) 
0,0 0,00 
0,40 52,88 
0,80 140,68 
1,20 221,08 
1,60 296,08 
2,00 382,08 
4,00 764,08 
10,00 1854,08 
15,00 2717,08 
20,00 3517,08 
Tabela 2 – Condutividade específica corrigida com a água destilada 
 
3.3 Titulação Condutimétrica 
Valores experimentais resultantes da titulação condutimétrica do ácido forte 0,01 N 
de HCl com uma base forte, 0,10 N de NaOH, com volume inicial = 200 mL. 
Volume de titulante (mL) Condutividade da solução (µS cm-1) 
0,00 4130 
2,00 3800 
4,00 3480 
6,00 3170 
8,00 2860 
10,00 2560 
12,00 2260 
14,00 1969 
16,0 1684 
18,00 1402 
20,00 1134 
22,00 1202 
24,60 1391 
26,00 1585 
28,00 1763 
30,00 1945 
32,00 2130 
34,00 2300 
36,00 2460 
38,00 2630 
40,00 2800 
Tabela 3- Variação da condutividade da solução com o volume de titulante 
 
3.4 Titulação Volumétrica 
▪ Indicador utilizado: Fenolftaleína 
▪ Volume de titulante: 21 mL 
 
▪ Cálculos 
Depois de realizada a titulação condutimétrica, fomos calcular o fator de diluição; 
para então, apresentarmos os valores da condutividade ajustada (kajus.) por este mesmo 
fator. 
Para o fator de diluição, F.D., temos: 𝐹. 𝐷. =
(𝑉𝑜𝑙.𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙+𝑉𝑜𝑙.𝑡𝑖𝑡𝑢𝑙𝑎𝑛𝑡𝑒)
𝑉𝑜𝑙.𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙
 . 
Então, para um volume de titulante de 2 mL: 𝐹. 𝐷. =
200+2
200
= 1,01 
Para a condutividade ajustada (kajus.), temos: kajus = ksol. × F.D. ⇔ 
⇔ kajus = 3800 µS cm-1 ×1,01 ⇔ kajus. = 3838 µS cm-1 
Onde ksol. é a condutividade da solução, e F.D. o fator de diluição do respetivo volume 
adicionado. 
Uma vez que, a base de cálculo é a mesma, quer para o fator de diluição, quer para a 
condutividade ajustada, para todos os volumes de titulante adicionado, não iremos 
demonstrar os respetivos cálculos para os restantes volumes. 
Desta forma, é apresentada uma tabela com os valores obtidos. 
Volume de 
titulante (mL) 
Condutividade da 
solução (µS cm-1) 
Fator de diluição Condutividade 
ajustada (µS cm-1) 
0,00 4130 1,00 4130 
2,00 3800 1,01 3838 
4,00 3480 1,02 3550 
6,00 3170 1,03 3265 
8,00 2860 1,04 2974 
10,00 2560 1,05 2688 
12,00 2260 1,06 2396 
14,00 1969 1,07 2107 
16,0 1684 1,08 1819 
18,00 1402 1,09 1528 
20,00 1134 1,10 1247 
22,00 1202 1,11 1334 
24,60 1391 1,12 1558 
26,00 1585 1,13 1791 
28,00 1763 1,14 2010 
30,00 1945 1,15 2237 
32,00 2130 1,16 2471 
34,00 2300 1,17 2691 
36,00 2460 1,18 2903 
38,00 2630 1,19 3130 
40,00 2800 1,20 3363 
Tabela 4- Condutividade ajustada ao fator de diluição em função do volume de titulante e da solução 
 
 
 
Com os valores da tabela 3, o volume de titulante e a condutividade ajustada, obtemos 
o seguinte gráfico: 
Gráfico 1 – Variação da condutividade ajustada em função do volume de titulante 
 
A partir do gráfico 1, obtivemos as respetivas regressões lineares correspondentes 
aos dois ramos, y1 e y2. 
y1 = -144,28 𝑥 + 4128,5 
y2 = 110,14 𝑥 - 1061,6 
A partir do ponto de interseção dos dois ramos, fomos determinar o volume 
correspondente ao ponto de equivalência (𝑥) igualando as duas equações. 
y1 = y2 ⇔ -144,28 𝑥 + 4128,5 = 110,14 𝑥 - 1061,6 ⇔ 
⇔ -144,28 𝑥 - 110,14 𝑥 = -1061,6 - 4128,5 ⇔ 
⇔ 𝑥 ≈ 20,4 
Ou seja, até atingir-se o ponto de equivalência gastou-se 20,4 mL de titulante (NaOH). 
 
 
 
y1 = -144,28x + 4128,5
R² = 1
y2 = 110,14x - 1061,6
R² = 0,996
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40
C
o
n
d
u
ti
v
id
a
d
e
 a
ju
st
a
d
a
 (
µ
S
 c
m
-1)
Volume de titulante (mL)
Condutividade ajustada em função do volume de titulante
Série 1
Série 2
Linear (Série 1)
Linear (Série 2)
A partir do volume calculado, calculou-se a concentração exata das duas soluções de 
HCl utilizadas. 
Para a concentração de 0,01 M de HCl temos que: 
VNaOH = 20,4 mL = 20,4×10
-3 L 
CNaOH = 0,1 N 
VHCl = 200 mL = 0,2 L 
CNaOH × VNaOH = CHCl diluida × VHCl diluida ⇔ 0,1 × 20,4×10-3 = CHCl diluida × 0,2 ⇔ 
⇔ CHCl diluida = 0,0102 N 
Portanto, a concentração exata de 0,01 N de HCl é de 0,0102 N. 
Uma vez que, a concentração de 0,1 N de HCl é 10 vezes mais concentrada que a de 
0,01 N (diluição 1:10), basta fazer: 
CHCl conc. = 10 × CHCl diluída ⇔ CHCl conc. = 10 × 0,0102 ⇔ CHCl conc. = 0,102 N 
Temos então, a concentração exata de 0,1 N de HCl. 
 
Podemos também calcular a concentração exata com os resultados obtidos pela 
titulação volumétrica. E, portanto, para a concentração de 0,01 N de HCl vem que: 
VNaOH = 21 mL= 0,021 L 
CNaOH = 0,1 N 
VHCl = 200 mL = 0,2 L 
CNaOH × VNaOH = CHCl × VHCl ⇔ 0,1× 0,021 = CHCl × 0,2 ⇔ CHCl = 0,0105 N 
A concentração exata de 0,01 N de HCl é de 0,0105 N. 
Para a concentração de 0,1 N de HCl faz-se da mesma forma que fizemos para a 
titulação condutimétrica. Ou seja: 
CHCl conc. = 10 × CHCl diluída ⇔ CHCl conc. = 10 × 0,0105 ⇔ CHCl conc. = 0,105 N 
 
Resumidamente, na titulação condutimétrica a concentração exata de 0,01 N de HCl 
é de 0,0102 N, e para 0,1 N é de 0,102 N. 
Na titulação volumétrica, a concentração do ácido (HCl) de 0,01 N é de 0,0105 N, e para 
a solução mais concentrada, 0,1 N, é de 0,105 N. 
Os resultados obtidos das titulações são muito próximos. 
 
Para o estudo da condutividade de soluções de um eletrólito forte, precisamos de 
saber o valor da constante da célula. No entanto, não foi necessário calcula-lo pois o 
condutivímetro registou esse valor, sendo de 1,00 cm-1. 
Entre outros parâmetros, fomos calcular a concentração para cada volume 
adicionado, tendo como base de cálculo a seguinte expressão: 
ci = (Vol.i. × cHCl) / (Vtotal) 
Onde, ci é o valor da concentração em eletrólito forte que se pretende calcular em função 
do volume adicionado, Vol. adic., cHCl é o valor da concentração exata de 0,1 N de HCl 
anteriormente calculada, e Vtotal o volume total (volume de água destilada, 200 mL, mais 
o volume de HCl adicionado, Vi). 
Para Vi= 0,4 mL, temos: 
cHCl = 0,102 N 
Vi = 0,4 mL = 4 × 10
-4 L 
VH2O = 200 mL = 0,2 L 
c = 
4,0×10−4 ×0,102
0,2+4,0×10−4
 ⇔ c = 2,04×10-4 N 
Portanto, a concentração em eletrólito forte para 0,4 mL de volume adicionado é de 
2,04×10-4 N. 
Visto que a base de cálculo é a mesma para todas as adições efetuadas não iremos 
demonstrar mais nenhum exemplo. 
 
 
Apresentamos então uma tabela com os resultados: 
 Volume de ácido (mL) Concentração em eletrólito forte (N) 
0,0 0,0 
0,4 2,04×10−4 
0,8 4,06×10−4 
1,2 6,08×10−4 
1,6 8,10×10−4 
2,0 1,01×10−3 
4,0 2,00×10−3 
10,0 4,86×10−3 
15,0 7,12×10−3 
20,0 9,27×10−3 
Tabela 5 – Concentração em eletrólito forte em função do volume de ácido 
 
Dando continuidade ao nosso estudo da condutividade de um eletrólito forte, além 
da concentração, c, em função a um dado volume, V (como mostra a tabela 4), tivemos 
de calcular outros parâmetros como a raiz quadrada da concentração, √𝑐, e a 
condutividade molar, Λ. 
A condutividade específica, k, não foi necessária calcular uma vez que a medimos (tabela 
1) e a condutividade específica corrigida, K, já foi calculada (tabela 2). 
Como usámos a mesma base de cálculo para cada parâmetro, iremos apenas 
apresentar um exemplo para um dado volume. 
Desta forma, segue um exemplo para um volume de 0,4 mL. 
Para o cálculo da raiz quadrada da concentração, √𝒄, temos: 
c = 2,04×10−4 N √c = √2,004 × 10−4 = 1,43×10-2 N 
 
 
 
Para calcular a condutividade molar temos de multiplicar por 1000 a razão entre a 
condutividade específica corrigida, K, e a concentração, c. 
Desta forma, obtemos a seguinte expressão: 
Λ = 1000 ×
K
c
 
Para c = 2,04×10-4 N e K = 52,88 µS cm-1 temos: 
Λ = 1000 ×
52,88
2,04×10−4
 = 2,59 ×108 µS cm2 mol-1 
 
Fazendo estes cálculos para todos os volumes adicionados, apresentamos a seguinte 
tabela: 
V(mL) c (N) √𝒄 (N) k (µS cm-1) K (µS cm-1) 𝚲 (µS cm2 mol-1) 
0,0 0,0 0,0 2,92 0,0 0,0 
0,4 2,04×10-4 1,43×10-2 55,8 52,88 2,59×108 
0,8 4,06×10-4 2,01×10-2 143,6 140,68 3,47×108 
1,2 6,08×10-4 2,47×10-2 224,0 221,08 3,64×108 
1,6 8,10×10-4 2,85×10-2 299,0 296,08 3,66×108 
2,0 1,01×10-3 3,18×10-2 385,0 382,08 3,78×108 
4,0 2,00×10-3 4,47×10-2 767,0 764,08 3,82×108 
10,0 4,86×10-3 6,97×10-2 1857,0 1854,08 3,81×108 
15,0 7,12×10-3 8,44×10-2 2720,0 2717,08 3,82×108 
20,0 9,27×10-3 9,63×10-2 3520,0 3517,08 3,79×108 
Tabela 6 – Parâmetros do eletrólito forte 
 
 
 
 
 
Com os dados da tabela é possível representar graficamente a condutividade 
corrigida, K, em função da concentração, c, para o eletrólito estudado. 
Gráfico 2 – Variação da condutividade corrigida em função da concentração 
 
A regressão linear da variação da condutividade corrigida em função da concentração 
apresenta uma reta com declive positivo de equação y = 381671x - 8,8257. 
 
Também podemos representar graficamente a concentração molar, Λ, em função da 
raiz quadrada da concentração, √c. 
Para uma melhor compreensão do gráfico, convertemos os valores da concentração 
molar para a unidade, S (siemens). 
Esta base de cálculo é a mesma para todos os valores da concentração. 
Para Λ = 2,59×108 µS: 
2,59×108 µS × 1×10-6 = 259 S 
 
 
 
y = 381671x - 8,8257
R² = 0,9999
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
0 0,001 0,002 0,003 0,004 0,005 0,006 0,007 0,008 0,009 0,01
C
o
n
d
u
ti
v
id
a
d
e
 c
o
r
r
ig
id
a
, 
K
 (
µ
S
 c
m
-1
)
Concentração, c (N)
Condutividade corrigida em função da concentração
K (µS cm-1)
Linear (K (µS cm-1))
Assim, obtemos o seguinte gráfico: 
Gráfico 3 – Variação da concentração molar em função da raiz quadrada da concentração 
 
Tanto para eletrólitos fortes como para fracos, quando a concentração tende para 
zero, a condutividade molar tende para um valor máximo – condutividade molar a 
diluição infinita, Λ0. 
Para determinar a condutividade molar a diluição infinita, os eletrólitos fortes 
obedecem à lei limite de Onsager. 
Esta relaciona a condutividade molar, Λ, com a raiz quadrada da concentração. Esta lei é 
dada pela seguinte equação: 
Λ = Λo – S √c 
Assim sendo, podemos obter graficamente o comportamento do eletrólito. 
 
De acordo com o gráfico 3, a equação da reta é dada por y = 384,16 - 42,841 𝑥. 
Desprezámos os restantes valores uma vez que não estavam de acordo com o esperado. 
A partir da equação da reta, conseguimos obter o valor da concentração molar a 
diluição infinita. Temos então que Λo = 384,16 S cm2 mol-1. 
 
 
y2 = -42,841x + 384,16
R² = 0,4534
0,0
50,0
100,0
150,0
200,0
250,0
300,0
350,0
400,0
450,0
0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,1C
o
n
ce
n
tr
a
çã
o
 m
o
la
r,
 Λ
 (
S
 c
m
2
 m
o
l-
1
) 
Raiz da concentração, √c (N)
Concentração molar em função da raiz quadrada da 
concentração
Série 2
Série 1
Linear (Série 2)
Linear (Série 1)
4. Conclusão 
Após o tratamento de dados e com base nos resultados obtidos verifica-se que foi 
possível calcular as concentrações exatas do eletrólito forte na titulação condutimétrica e 
na titulação volumétrica. Noentanto, os valores destas foram diferentes nas duas 
titulações. 
Na titulação condutimétrica a concentração exata de 0,01 N de HCl é de 0,0102 N, e 
para 0,1 N é de 0,102 N. 
Na titulação volumétrica, a concentração do ácido (HCl) de 0,01 N é de 0,0105 N, e para 
a solução de 0,1 N é de 0,105 N. 
Apesar dos resultados serem bastante próximos, a titulação condutimétrica baseia-se 
na medição, com um condutivímetro, da condutividade de uma solução em função do 
volume de titulante adicionado. 
Enquanto que, na titulação volumétrica, os resultados deste método dependem das 
observações. Ou seja, há uma maior probabilidade de erro. 
Posto isto, podemos concluir que os resultados da titulação condutimétrica são mais 
rigorosos. 
Através do gráfico 1, podemos observar que a condutividade da solução diminui com 
o volume de titulante até ao ponto de equivalência. Depois de atingido este ponto, a 
condutividade da solução volta a aumentar. Isto verifica-se, uma vez que, até ao ponto de 
equivalência, há uma substituição gradual dos iões com mobilidades diferentes (os iões 
do titulado são substituídos em solução pelos iões do titulante). Quando os iões da solução 
titulante estiverem todos livres, a condutividade volta a aumentar. 
Usualmente é definido como 1º ramo, o ramo descendente do gráfico, o da reação 
química, e o 2º ramo, o ascendente do gráfico, como o referente ao excesso de titulante. 
O ângulo formado pelos dois ramos aumenta com a diluição. 
Conforme é apresentado no gráfico 2, a condutividade corrigida aumenta 
proporcionalmente com o aumento da concentração. Pois como é sabido, quanto maior a 
concentração, maior é o número de iões em solução, e por conseguinte maior é a 
condutividade. 
Relativamente ao gráfico 3 e aos resultados obtidos nesta parte do nosso estudo, 
verificámos que estes não foram razoáveis. 
Tal facto pode ser explicado por erros experimentais. Também pode ser possível em 
virtude ao mau funcionamento do aparelho utilizado para medir a condutividade, ou 
mesmo da célula condutimétrica. 
Não obstante, obtivemos uma reta com declive negativo apesar do valor do 
coeficiente de determinação, R2, não apresentar um valor satisfatório. 
Ainda assim, determinámos a condutividade molar a diluição infinita, Λo = 384,16 S cm2 
mol-1. 
Concluímos que o eletrólito tem um comportamento que segue a lei limite de 
Onsager, e, portanto, é um eletrólito forte. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5. Apêndice 
5.1 Cálculos para a preparação das soluções 
 
▪ Solução de KCl 0,01 M 
VKCl =100 mL =100×10−3 L 
MKCl = 74,55 gmol
-1 
C =
𝐧
𝐯
 ⇔ 0,01 = 
𝑛
100×10−3
 ⇔ n = 0,001 mol 
n =
𝐦
𝐌
 ⇔ 0,001 =
𝑚
74,55
 ⇔ m = 0,0746 g 
Massa a pesar de KCl: 0,0746 g 
Massa pesada de KCl: 0,0789 g 
 
▪ Solução de NaOH 0,10 N 
VNaOH = 500 mL = 500 × 10−3 L 
MNaOH = 40 gmol
-1 
C =
𝐧
𝐯
 ⇔ 0,10 = 
𝑛
500×10−3
 ⇔ n=0,05 mol 
n =
𝐦
𝐌
 ⇔ 0,05 =
𝑚
40,0
⇔ m = 2,00 g 
Massa a pesar de NaOH: 2,00 g 
Massa pesada de NaOH: 2,05 g 
 
▪ Solução de HCl 1N 
VHCl = 100 mL 
MHCl = 36,46 gmol
-1 
𝜌 =1,19 
Para 37% de HCl temos 37 g de HCl. 
Então, 37 g HCl ------------------------100 g solução 
36,46 g ------------------------- 𝑥 
𝑥 =
36,46 × 100
37
= 98,54 𝑔 
 
Seja y a massa que corresponde a um volume de 100 mL de água: 
98,54 g ---------------1 mol----------------1000 mL 
 y g ------------------------------------- 100 mL 
 
𝑦 =
98,54 × 100
1000
= 9,854 𝑔 
 
𝜌 =
𝑚
𝑣
⇔1,19 = 
9,854
𝑣
⇔ 𝑣 =8,3 mL 
 
▪ Solução de HCl 0,1N 
A partir da solução mais concentrada iremos fazer as diluições. 
 
Solução 1 N Solução 0,1 N 
V=100 mL 
1 mL (1N)---------------10 mL (0,1 N) 
 𝑥 ---------------100 mL 
𝑥 =10 mL 
Ou seja, iremos medir 10 mL da solução 1 N e perfazer o restante do volume 
desejado, 100 mL, com água destilada. 
 
1:10 
▪ Solução de HCl 0,01 N 
V= 500 mL 
1 mL (0,1 N) ----------------10 mL (0,1 N) 
 𝑥 -----------------500 mL 
𝑥 = 50 mL 
 Iremos medir 50 mL da solução de 0,1 N de HCl e adicionar água destilada até 
termos 500 mL de solução.