RELATÓRIO DE TERMODINAMICA - Eletrólito forte e fraco

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DO RIO GRANDE DO SUL
UNIDADE EM NOVO HAMBURGO
CURSO DE ENGENHARIA DE BIOPROCESSOS E BIOTECNOLOGIA
GUILHERME DIAS
ELETRÓLITO FORTE E FRACO
relatório
NOVO HAMBURGO
2016
GUILHERME DIAS
ELETRÓLITO FORTE E FRACO
relatório
Relatório apresentado como pré-requisito parcial para aprovação na disciplina de Termodinâmica, do Curso de Engenharia de Bioprocessos e Biotecnologia da Universidade Estadual do Rio Grande do Sul.
Professora: Lúcia A. Ries.
NOVO HAMBURGO
2016
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO..........................................................................................................3
2 OBJETIVOS..............................................................................................................3
3 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL........................................................................3
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO................................................................................4
5 CONCLUSÃO............................................................................................................7
REFERÊNCIAS............................................................................................................7
1 INTRODUÇÃO
A condutometria mede a condutância elétrica de soluções iônicas, a condutância de uma solução depende do número de íons presentes em solução, da carga e da mobilidade desses íons. Nesse experimento busca-se determinar a condutividade molar de um eletrólito fraco (acido acético) e um eletrólito forte (KCl) na qual pode-se plotar gráficos da concentração molar versus raiz quadrada da concentração (C), no caso do KCl (eletrólito forte) a extrapolação da linha reta equivale a condutância da concentração zero que determina a condutância na diluição infinita.
Quando se dilui a solução de um eletrólito, a condutância específica diminui, pois há menos íons por mililitro de solução para conduzir a corrente. Se a solução se coloca entre dois eletrodos separados e o suficientemente grandes para conter totalmente a solução, a condutância aumenta à medida que a solução se dilui. Isto se deve principalmente a uma diminuição das ações interiônicas dos eletrólitos fortes e a um aumento na grade de dissociação dos eletrólitos fracos.
A condutividade molar pode ser expressa por meio da equação 1, onde, a partir dela, pode-se determinar o comportamento do eletrólito forte ou fraco.
Ʌ=k/𝑐 (1)
2 OBJETIVOS
O objetivo geral deste relatório foi determinar a condutividade molar de soluções eletrolíticas - KCl e o Ácido Acético - relacionando sua condutividade molar com a raiz quadrada da concentração de cada um deles.
3 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
O experimento iniciou com a preparação das soluções de KCl (eletrólito forte) e de CH3COOH (eletrólito fraco), nas seguintes concentraç~oes: 0,50; 0,30; 0,20; 0,15; 0,10; 0,05; 0,025 mol.L-1, a partir de suas respectivas soluções-estoques de concentração de 1 mol.L-1.
	Após, por meio da utilização de célula de condutividade de imersão e condutivímetro, foram medidas as condutividades de cada uma das soluções na temperatura de 25 °C. O procedimento iniciou indo da solução mais diluída do eletrólito fraco. 
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO
As concentrações e condutividades específicas do CH3COOH e do KCl estão expostas na tabela 1.
Tabela 1 – Concentrações e condutividades específicas do KCl e Ácido Acético.
	Concentrações (mol/m3)
	k: KCl (S/m)
	k: CH3COOH (S/m)
	25
	0,320
	0,02483
	50
	0,628
	0,03629
	100
	1,241
	0,05229
	150
	1,854
	0,06431
	200
	2,619
	0,07224
	300
	3,996
	0,08877
	500
	6,459
	0,1111
Fonte: Autor (2016).
	 Por meio dos dados presentes na tabela 1, foi possível calcular a condutividade molar para todas as soluções, gerando a tabela 2. 
Tabela 2 – Condutividades Molares de KCl de Ácido Acético (S.m2.mol-1)
	KCl
	CH3COOH
	 0,0128
	 0,000993
	0,01256
	0,000726
	0,01241
	0,000523
	0,01236
	0,000429
	0,013095
	0,000361
	0,01332
	0,000296
	0,012918
	0,000222
 Fonte: Autor (2016).
	Desta forma, por meio dos dados contidos nas tabelas 1 e 2, foi possível construir os gráficos relacionando a concentração com a condutividade molar, como exposto pelas figuras 1 e 2. 
Figura 1 – Solução de Ácido Acético.
Fonte: Autor (2016).
Figura 2 – Solução de cloreto de potássio.
 Fonte: Autor (2016).
Analisando os gráficos, é possível observar que o modo de variação da condutividade molar, na região de baixas concentrações, caracteriza muito bem os eletrólitos fortes e os eletrólitos fracos. Para os eletrólitos fortes é possível extrapolar o valor de condutividade molar para uma concentração hipotética igual a zero, denominado de condutividade molar limite. Por outro lado, o comportamento dos eletrólitos fracos não permite que se obtenha esse valor por extrapolação e outros processos devem ser utilizados para sua obtenção.
Desta forma, fica claro que a figura 2 representa o eletrólito forte, uma vez que a condutividade molar varia de forma muito mais constante em função da concentração se comparado com o gráfico presente na figura 2, que representa a condutividade molar do ácido acético em função da sua concentração. Para o segundo, a condutividade molar tem uma variação brusca em decorrência do acréscimo da concentração, sendo isso decorrente da maior interação entre as moléculas, que dificulta a mobilidade dos íons e acarreta o aumento da condutividade molar. Ambos os comportamentos caracterizam os eletrólitos fortes e fracos. 
As variações observadas no gráfico do eletrólito forte não seriam teoricamente esperadas, sendo tal comportamento decorrente, provavelmente, de erros experimentais, que podem ser situados no preparo das soluções ou até mesmo no momento das medidas, decorrente de mal uso do equipamento.
A condutividade molar à diluição infinita pode ser determinada através da lei de Kohlrausch. Segundo esta lei, em diluição infinita, os íons têm comportamento independente: 
 = + - ,
onde + - são as condutividades molares iônicas limite dos cátions e ânions, respectivamente, à diluição infinita, calculadas a partir de suas mobilidades em diluição infinita. Utilizando a equação de Kohlrausch para o KCl, onde K+=73.5 e Cl-= 76.3, podemos determinar sua teórica que é igual a 0,0149 S.m2.mol-1 e foi utilizada para comparação com resultado experimental..
Através do gráfico apresentado para o KCl foi calculada a reta de tendência para posterior cálculo da condutividade molar limite. Logo, a reta de tendência calculada através do Excel é apresentada a seguir.
y = 3E-05x + 0,0124
Assim, utilizando uma concentração (x) com valor igual a zero, encontramos a condutividade molar limite igual a 0,0124 S.m2.mol-1. Entretanto, o valor de referência utilizado é 0,0149 S.m2.mol-1 indicando a presença de erros por entre o decorrer do experimento.
5 CONCLUSÃO
Através desse experimento foi possível observar que a condutância molar depende da concentração do eletrólito, pois o número de íons em solução pode ser proporcional a concentração do eletrólito. Para um eletrólito forte se observou que a condutância molar diminui com a concentração sendo que a concentração de íons em solução é proporcional a concentração do eletrólito, já para um eletrólito fraco ficou claro que em baixas concentrações as condutâncias molares variam linearmente com a raiz quadrada da concentração, apresentando um comportamento normal em concentrações próximas a zero, mas diminuindo muito em concentrações elevadas.
REFERÊNCIAS BIBILOGRÁFICAS
PILLA, Luiz. Físico-química II: equilíbrio entre as fases, soluções liquidas e eletroquímica. 2º ed. Porto Alegre: Editora UFRGS,2010. Pag. 127-129.