MOVILIDAD IONICA Diego Quiroz Ortiz 1, Josu Heredia Reinoso2, Ing. Jesica Criollo3. Universidad de Cuenca, Facultad de Ciencias Qumicas, Carrera de Ingeniera Qumica Asignatura: Fisicoqumica, Cuenca Ecuador, Fecha de entrega: 02-06-2015IntroduccinEn el presente documento informativo se va a estudiar la conductividad elctrica de los iones en solucin. Se tratara conceptos varios de electroqumica, y de esta manera se comprendern aspectos de conduccin elctrica en soluciones.Requisitos, precauciones y evaluacinLecturas recomendadas: IRA N. Levine, Fisicoqumica, Quinta Edicin 2004, Mc Graw Hill, Captulos 4,5-10,11Engel, Thomas, Introduccin a la Fisicoqumica: Termodinmica, Primera edicin, PEARSON EDUCACIN, Mxico, 2007, captulo 11ObjetivosConocer y comprender el papel bsico que desempea la conductividad elctrica en la fisicoqumica as como el manejo de temas varios tales como movilidad inica, numero de transporte, formas de clculo, valoraciones conductimetricas, puntos de equivalencia curvas de valoracin , etc.Emplear el lenguaje cientfico tcnico apropiado.Exposicin Movilidad Inica o movilidad relativaEs la velocidad absoluta que adquiere un ion bajo la accin de un campo elctrico de intensidad unitaria o bajo la accin de un gradiente de potencial unitario. Esta movilidad se define para disponer de una magnitud que no dependa del campo elctrico. Es la relacin entre la velocidad de desplazamiento del ion y el campo elctrico que experimenta el mismoV=v/E Numero de transporteEs la fraccin de la corriente total que transporta un catin o anin que es proporcional a su velocidad y su concentracin equivalente.t= qi/QTDonde:qi= representa la carga transportada por los iones.QT= representa la carga total Formas de clculo del nmero de transporte1.Mtodo de HittorfSe emplea la celda, del mismo nombre, mostrada en la figura. La celda se encuentra dividida en tres secciones (catdica, central y andica), en donde el contenido de cada una de ellas puede unirse al conjunto, o separarse (inicamente), por medio de las vlvulas A y B. Se usa una sola solucin que contenga los iones a determinar y cuya concentracin inicial, en porciento, es la misma en todas las secciones. Antes del experimento, el interruptor del circuito elctrico conectado a los electrodos de las secciones catdica y andica, debe estar abierto.Una vez que se han abierto las vlvulas A y B, permitiendo la unin de las secciones, se enciende la fuente de C. D., se cierra el interruptor y se inicia el paso de la corriente. La fuente de energa debe estar regulada para mantener constante el valor de la corriente. En general, para determinar la corriente promedio a lo largo del experimento, se conecta un culombmetro, C, en serie con la celda. Despus de transcurrido el tiempo requerido, se desconecta el interruptor, se apaga la fuente de corriente y se cierran las vlvulas A y B, para proceder a desmontar el circuito y a recolectar las soluciones contenidas en cada seccin.Se abren primeramente las vlvulas C y E, manteniendo cerradas las vlvulas A y B, removiendo tambin los tapones con los electrodos, y se recuperan las soluciones de las secciones catdica y andica. Luego se procede a recolectar y pesar el contenido de cada seccin, y determinar para cada una, por anlisis, la cantidad total de soluto (en eq / L). Se hacen los clculos necesarios para expresar esta concentracin en g de soluto / g de solucin.Despus de que se han vaciado las secciones catdica y andica, se cierran las vlvulas C y E, para abrir las vlvulas A y B, en ese orden. Como en el caso anterior, se recupera y se pesa la solucin de la regin central y, si no se conoce la concentracin inicial, se efecta un anlisis para determinarla, pues la regin central permanece sin cambio en la concentracin. Finalmente se calculan las cantidades de soluto en todas las secciones y se determina el nmero de transporte para cada ion. Clculos:

Determinacin del Eq:Permitir, pesando el compartimiento andico despus de la electrolisis y determinando la cantidad de CuSO4 que contiene; calcular la cantidad de agua, conocida la masa de CuSO4 que contiene la solucin original, se podr determinar la variacin de la masa de CuSO4 y por lo tanto el Eq. Procedimiento:a. Tomar la totalidad de la solucin contenida en el compartimiento andico luego de la electrolisis y pesarla. Diluirla diez veces para luego proceder con la titulacin del Cu++.b. Realizar el mismo proceso con una alcuota de la solucin original. Obtener R=masa de CuSO4/ masa de H2O en la solucin original.c. De la titulacin del punto (a) obtener: masa de CuSO4 despus de la electrolisis (md) y masa de agua del compartimiento andico (Wa). La ms CuSO4 que haba originalmente en el compartimiento andico (mi) ser entonces: mi= R. WaEq= md- mi/Peso CuSO42.Mtodo de la frontera mvilSe basa en la superposicin de dos soluciones distintas de diferentes densidades, en un tubo de vidrio, de forma que la solucin inferior tenga la mayor densidad y la superior la menor densidad. As, los ndices de refraccin para las soluciones son tambin diferentes, dando lugar a la formacin de una frontera de separacin entre las dos soluciones. Por otro lado, el nmero de transporte del catin, de la solucin superior, debe ser considerablemente mayor que el de la inferior.tH+/tCd2+=CH+/CCd2+Luego, cuando se pasa una corriente por las soluciones, la frontera en la posicin inicial se desplaza hacia arriba a una nueva posicin. En la figura se ve el ejemplo para el sistema PtHCl, Cd-CdCl2 . Como se muestra, ambas soluciones deben contener un anin comn.La frontera en ab se ha desplazado a la posicin cd, es decir, los iones H+ contenidos entre las dos posiciones de la frontera, se han movido hacia arriba y han sido reemplazados por iones Cd2+. As, el volumen desplazado es proporcional a la corriente pasada por la solucin. La frontera en movimiento se preserva debido a que los iones Cd2+ debajo de la frontera, nunca sobrepasan a los iones H+, por arriba de ella.Los iones hidrgeno se han desplazado desde la posicin inicial ab hasta la posicin final cd, de manera que el volumen total desplazado Vd , entre las dos posiciones, representa los equivalentes de hidrgeno que han migrado hacia arriba (en el tiempo t), por lo que el nmero de transporte de ste ion vendr dado por:tH+=CH+VdF/itDnde:i= corriente total pasada por la celda (A)C= concentracin inica (eq/cm3)V= volumen desplazado por la frontera (cm3)F=constante de Faraday (C/eq)t= tiempo transcurrido (s)

3.Mtodo de la frontera mvil autgena

El mtodo emplea un solo tubo graduado en cm3, que se llena con una sola solucin elegida convenientemente.El procedimiento es similar al mtodo de las dos soluciones, pero en este caso, la frontera se autogenera en las inmediaciones del nodo.Entre 5 y 10 minutos despus de haberse iniciado el paso de corriente, aparece la frontera como resultado de la diferencia entre los ndices de refraccin de las dos soluciones contenidas en el tubo (el de la solucin original y el de la solucin formada en la parte inferior por la electrlisis). La aparicin de la frontera es determinada por la relacin de las concentraciones de los dos cationes, el que aparece en el proceso (indicador) y el catin cuyo nmero de transporte se va a determinar.Cuando la frontera alcanza una de las divisiones del tubo graduado (posicin ab), se inicia la medicin del tiempo con un cronmetro, siempre manteniendo la corriente constante.Despus de un tiempo, la frontera se ha desplazado a una posicin intermedia (cd), debido al avance de la frontera.Finalmente, despus de pasar la corriente por un tiempo de, entre 20 y 30 minutos (para una corriente de aproximadamente 40 mA), la frontera se encuentra en la posicin (cd), y se pueden hacer los clculos por medio de la ecuacin ya vista en el mtodo anterior. Valoraciones conductimetricas Se basan en la medida del cambio de la conductancia de una disolucin a medida que se agrega el reactivo valorante. La conductancia de una disolucin vara, entre otros factores, con el nmero, tamao y carga de los iones, por lo que iones diferentes contribuirn en forma diferente a la conductancia de una disolucin. Durante una valoracin, la sustitucin de algunas especies inicas por otras producir un cambio en la conductancia, el cual puede ser ventajosamente aprovechado para determinar el punto final de una valoracin.Por ejemplo, en la Fig. se muestra la grfica de conductancia vs volumen de NaOH agregado durante la valoracin conductimtricas de una disolucin de HCl con NaOH. A medida que se agrega el reactivo valorante (NaOH), los H+del HCl van siendo consumidos por los OH-para formar agua. Estos H+son progresivamente sustituidos por iones Na+, los cuales poseen una menor conductancia inica que los H+, y por lo tanto la conductancia de la disolucin disminuye. Despus del punto equivalente, el exceso de iones Na+y OH-provoca el aumento de la conductancia de la disolucin verificndose la segunda recta que se muestra en la figura.Una titulacin conductimtricas implica la medicin de la conductancia de la muestra luego de sucesivos agregados de reactivo titulante. Se determina el punto final en un grfico de conductancia o conductancia especfica en funcin del volumen de titulante agregado. Estas curvas de titulacin tienen una variedad de formas, dependiendo del sistema qumico en investigacin. En general, sin embargo, estn caracterizadas por porciones de lneas rectas con pendientes diferentes a cada lado del punto de equivalencia.Aplicaciones:Determinacin de la salinidad del agua de mar Control de la pureza del agua Determinacin de la solubilidad y el kps de sales insolubles Determinacin de la constante de disociacin de cidos dbiles Titulaciones conductimtricas Conductividad del punto de equivalenciaDado que el punto de equivalencia es el punto en el cual el hidrxido de la base ha absorbido todo el hidrogeno del cido la conductividad disminuye conforme va disminuyendo la concentracin de hidrogeno y es reemplazado por el cido conjugado de la base proveedora de lo hidrxido en el punto de equivalen valencia la conductividad ser nula hasta que pase este equilibrio cuando el hidrogeno sea consumido completamente por el hidrxido de la base y posteriormente remplazado por el cido conjugado proveniente de la base, en ese momento continuara la pendiente en sentido contrario o no dependiendo de si fue acido fuerte base fuerte , acido dbil base fuerte etc., y la conductividad ira en aumento. Curvas de valoracin Los mtodos por titulacin comprenden un grande grupo y poderoso de procedimientos cuantitativos que se basan en la medicin de la cantidad de un reactivo de concentracin conocida que se consume por el analito.En el anlisis volumtrico se utiliza una solucin patrn (o titulante patrn) de concentracin conocida. La titulacin se lleva acabo aadiendo lentamente, de una bureta, una solucin patrn a la solucin con el analito hasta que la reaccin sea completa. El volumen de reactivo requerido para completar la titulacin se determina por la diferencia entre las lecturas inicial y final en la bureta. Una curva de titulacin consiste en graficar el pH (o el pOH) contra los mililitros de titulante. Estas curvas son muy tiles para juzgar la factibilidad de una titulacin y para seleccionar el indicador adecuado Tipo de curva de valoracin

ACIDO FUERTE -BASE FUERTE

ACIDO DEBIL CON UNA BASE FUERTE

Valoracin de electrolitos fuertes y dbiles

Glosario:Analito: es uncomponente(elemento,compuestooion) de inters analtico de unamuestra. Es una especie qumica cuya presencia ocontenidose desea conocer, identificable y cuantificable, mediante un proceso de medicin qumica.Conductancia: inverso de la resistencia, mho, siemens.Bibilografa:Farrington Daniels, Robert A. Alberty. PHYSICAL CHEMISTRY. 2nd Edition. JOHN WILEY & SONS, INC., New York, London, 1967.Samuel Glasstone. TRATADO DE QUMICA FSICA. Sptima edicin. AGUILAR S. A. DE EDICIONES.Madrid, Espaa, 1979.Samuel Glasstone. TRATADO DE QUMICA FSICA. Sptima edicin. AGUILAR S. A. DE EDICIONES.Madrid, Espaa, 1979.