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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA CENTRO DE CIÊNCIAS NATURAIS E EXATAS651 DEPARTAMENTO DE QUÍMICA FÍSICO-QUÍMICA EXPERIMENTAL II Prática nº 12: Condutometria Alunas: Alice Visentini e Tâmie Duarte 20 de novembro de 2019 Santa Maria/RS SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO........................................................................................................ 2. OBJETIVO.................................................................................................................. 3. MATERIAIS E MÉTODOS.......................................................................................... 3.1 Equipamentos............................................................................................................... 3.2 Reagentes...................................................................................................................... 3.3 Procedimento experimental........................................................................................ 4. RESULTADOS.............................................................................................................. 5. DISCUSSÕES E CONCLUSÃO.................................................................................... Referências.......................................................................................................................... 3 5 5 5 5 5 5 6 7 8 1. INTRODUÇÃO A condutometria é um método de análise que se fundamenta na medida da condutividade elétrica de uma solução eletrolítica. A condução da eletricidade através das soluções iônicas ocorre devido à migração de íons positivos e negativos; durante a aplicação de um potencial de corrente alternada. Embora todos os íons presentes contribuam para a condução da corrente, a fração da corrente transportada por uma dada espécie iônica depende de sua concentração relativa e da facilidade com que se movimenta no meio. 1 A condutância da solução iônica depende do número de íons presentes, bem como das cargas e das mobilidades dos íons. A condutância elétrica de uma solução é a soma das condutâncias individuais da totalidade das espécies iônicas presentes. A condutância das soluções eletrolíticas pode ser determinada por medida direta ou indireta (titulação). 2 A condutometria direta baseia-se na medida de condutância elétrica de soluções iônicas. A condutância (L) é a medida da corrente resultante da aplicação de uma força eletromotriz (fem) entre dois eletrodos. A condutometria pode servir para verificar a pureza de água destilada ou deionizada, verificar variações de concentrações das águas minerais, de terminarem salinidade do mar, determinar a concentração de eletrólitos em soluções. Já a condutometria relativa é o método que mede a condutância de soluções iônicas, a companha a variação da condutância no curso da titulação. O ponto final é assinalado por uma descontinuidade na curva de condutância versus volume. As titulações condutométricas também são usadas para outros fins, como determinação de constantes de ionização, produtos de solubilidade, condutâncias equivalentes, formação de complexos e efeitos de solventes. 3 Quando se estuda condutividade de várias soluções chega-se a conclusão que esta é uma função da concentração de eletrólito e pode definir-se a condutividade molar ou iônica Λ, expressa como: Essa relação é intuitiva, pois quanto mais íons em solução transportarem corrente, maior será a condutividade para uma força promotora fixa. Quando tratamos de eletrólitos fortes, baseia-se na Lei de Kohlrausch, assumindo, então, que os cátions e ânions se movem independentemente uns dos outros, sendo esta propriedade também conhecida como a Lei da migração independente dos íons. Esta lei falha a concentrações elevadas, pois os íons podem interagir uns com os outros e com o próprio solvente. Quando os eletrólitos são fracos, utiliza-se a Lei da diluição de Ostwald ou Lei de Ostwald para a análise que diz: “A uma dada temperatura, o aumento da concentração provoca diminuição do grau de ionização e, ao contrário, a diminuição da concentração provoca aumento do grau de ionização". 2. OBJETIVO Determinar a condutividade molar à diluição infinita de um eletrólito fraco e de um eletrólito forte. 3. MATERIAIS E MÉTODOS 3.1 Equipamentos 10 Balões volumétricos com tampa 11 Béqueres Provetas de 50 e 100 mL Condutívimetro Balança Analítica 3.2 Reagentes Soluções de KCl (0,1; 0,005; 0,01; 0,001; 0,0001) Soluções de Ácido Acético (0,05; 0,025; 0,01; 0,005; 0,0025) H2O destilada 3.3 Procedimento experimental O condutivímetro foi ligado e deixado para estabilizar por 20 minutos. Lavou-se cuidadosamente as células de condutividade com álcool etílico, com água destilada e então o condutivímetro foi calibrado. Preparou-se 5 soluções de KCl em tubos de ensaio com as concentrações 0,1; 0,05; 0,01; 0,001 e 0,0001 M e 5 soluções de ácido acético com as concentrações 0,05; 0,025; 0,01; 0,005 e 0,0025 M. Determinou-se a condutividade de cada solução a temperatura ambiente (22,7 ºC). 4. RESULTADOS Soluções de KCl Concentração (c) 0,1 M 0,05 M 0,01 M 0,001 M 0,0001 M Condutância (k) 15,06 x10 -3 S 7,50 x10 - 3 S 140,1 x10 -6 S 122,1 x10 -6 S 119,7 x10 -6 S 150,6 S/cm.mol 150 S/cm.mol 140,1 S/cm.mol 122,1 S/cm.mol 1197 S/cm.mol Soluções de Ácido Acético Concentração (c) 0,05 M 0,025 M 0,01 M 0,005 M 0,0025 M Condutância (k) 324x10 -6 S 229,7 x10 -6 S 139,5x10 -6 S 122,5x10 -6 S 115,13x10 -6 S 6,48 S/cm.mol 9,188 S/cm.mol 13,95 S/cm.mol 24,5 S/cm.mol 46,052 S/cm.mol y = 0,0488x - 0,0021 R² = 0,9149 -0,004 -0,002 0 0,002 0,004 0,006 0,008 0,01 0,012 0,014 0,016 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 ra iz d e c 𝜦 KCl Determinação do grau de dissociação para cada solução de ácido acético Ácido acético 0,016 6,48 S/cm.mol 0,023 9,188 S/cm.mol 0,034 13,95 S/cm.mol 0,061 24,5 S/cm.mol 0,111 46,052 S/cm.mol 5. DISCUSSÕES E CONCLUSÃO Nesse experimento, determinou-se a condutividade molar à diluição infinita do ácido acético e do KCl na qual pode-se observar através dos gráficos da concentração molar pela raiz quadrada da concentração. Para um eletrólito forte (KCl) a condutância equivalente aumentou à medida que a concentração da solução eletrolítica diminuiu com a diluição, tendendo para um valor limite em soluções muito diluídas (a partir de 0,1 M). No caso do ácido acético, ocorre um comportamento diferente: a condutância é baixa para concentrações maiores e aumenta muito rapidamente com uma maior diluição. Esses valores permitiram diferenciar o eletrólito fraco do forte obedecendo a leis diferentes: a lei de diluição de Ostwald e a lei de Kohlrausch, respectivamente. Como se pode perceber nos cálculos do grau de dissociação para cada solução de ácido acético, o aumento da condutância é determinado, essencialmente, pelo aumento do grau de ionização, enquanto para um eletrólito forte, deve-se ao aumento da velocidade dos íons. y = 0,0013x + 4E-05 R² = 0,9742 0 0,00005 0,0001 0,00015 0,0002 0,00025 0,0003 0,00035 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 ra iz d e c 𝜦 Ácido acético Referências [1] ROSA, GILBER, GAUTO, MARCELO, GONÇALVES, FÁBIO. Química Analítica. Bookman, 2013. [2] SKOOG, DOUGLAS A., DONALD WEST, F. HOLLER, STANLEY CROUCH. Fundamentos de Química Analítica, 2015. [3] ATKINS, P. e JONES, P. Físico - Química: Fundamentos. LTC. 5ª ed., 2011.
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