UNIVERSIDADE IBIRAPUERA
Curso de Química
RELATÓRIO
Prática n.1 – MEDIDA DA CONDUTIVIDADE DE ELETRÓLITOS
Aurélio Lemos
Alison de Carvalho Fernandes
Diogo Motta
Everton Bonturim
Glicia Souza Alves
Wagner Roberto da Silva
São Paulo
2008
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Relatório sobre as propriedades de condutividades de algumas soluções e características específicas quanto a concentração da solução.
Tipologia: Provas
Antes de 2010
1 / 22
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UNIVERSIDADE IBIRAPUERA
Curso de Química
RELATÓRIO
Prática n.1 – MEDIDA DA CONDUTIVIDADE DE ELETRÓLITOS
Aurélio Lemos Alison de Carvalho Fernandes Diogo Motta Everton Bonturim Glicia Souza Alves Wagner Roberto da Silva
São Paulo
AURÉLIO LEMOS
ALISON DE CARVALHO FERNANDES
DIOGO MOTTA
EVERTON BONTURIM
GLICIA SOUZA ALVES
WAGNER ROBERTO DA SILVA
RELATÓRIO
Prática n.1 – MEDIDA DA CONDUTIVIDADE DE ELETRÓLITOS
Trabalho apresentado como parte da avaliação da disciplina Processos Físico- Químicos do curso de Química da Universidade Ibirapuera, sob orientação da professora Dra. Célia Aparecida Lino dos Santos.
São Paulo 2008
INTRODUÇÃO
Apresenta-se aqui o relatório da aula experimental realizada aos 26 dias do mês de Agosto, em presença da professora Dra. Célia Aparecida Lino dos Santos e da turma do 4º semestre do curso de Química, no laboratório da Universidade. Em princípio a intenção deste relatório é de analisar e comentar/discutir os resultados obtidos a partir dos testes realizados, para isso, contamos com a teoria estudada no decorrer do semestre, das aulas de Processos Físico-Químicos. Para que possamos compreender melhor os fenômenos aqui estudados e observados iremos retomar alguns conceitos básicos de Condutância, Condutividade e Dissociação de Eletrólitos aquosos. Sabemos que grande parte das propriedades físicas e químicas das substâncias nos permite caracterizá-las e, uma que pode ser facilmente utilizada é essa, a condutividade.
OBJETIVOS
O objetivo deste relatório é constatar a existência das diferentes constantes de condutividade para cada substância e concentração, além de entender melhor como caracterizá-las e medi-las no que diz respeito a sua “força”. Esta propriedade, a condutividade, é fundamentada na capacidade que um eletrólito tem para conduzir uma corrente elétrica, já que no condutivímetro a tensão aplicada é igual a 1 V (volt), então a condutância(C) pode ser considerada igual a corrente elétrica(i). Assim teremos, C = i Sempre que tornamos o teórico em prático, gravamos em nossa mente uma espécie de ilustração e tradução do que apenas havíamos construído no imaginário, dessa forma, o abstrato às vezes representado e ilustrado nas páginas dos livros, torna-se “vivido” pelo aluno, facilitando a compreensão do fenômeno.
CORRENTE ELÉTRICA
Nada mais é que o movimento de cargas elétricas no mesmo sentido e direção, sendo que essas cargas movem-se através da matéria. Existem duas condições necessárias para que se possa estabelecer uma corrente elétrica entre dois pontos:
- Deve haver um percurso entre os dois pontos, ao longo do qual as cargas possam se movimentar;
- Deve existir uma diferença de potencial elétrica entre os dois pontos. Existem materiais que permitem fácil movimentação das cargas, citamos, por exemplo: metais e ligas metálicas, muitos líquidos e gases ionizados. Esses materiais são classificados como condutores. Sólidos não metálicos, certos líquidos e gases não ionizados, não permitem um movimento apreciável das cargas elétricas e são classificados como isolantes.
PRINCÍPIOS DOS CÁLCULOS
A partir das medidas apuradas na prática em laboratório obtemos uma série de valores para
condutividade dos eletrólitos em concentrações diferentes, para tanto temos a necessidade de
realizar alguns cálculos básicos para a constatação de determinadas características das soluções
estudadas, como por exemplo, a condutividade molar, a condutividade a diluição infinita, o grau de
dissociação etc.
Para isso, utilizaremos determinadas equações matemáticas que nos facilitaram a identificação de
cada item e a sua relação com os demais.
Condutividade Molar:
Λ⤣ 㐄 1000. ᡣ ᡕ
Grau de dissociação α:
㐄 Λ Λ⤣⦘
Condutividade Molar a diluição infinita:
1 Λ^ 㐄^
Λ⦘^ ㎗^
Condutividade real do eletrólito: ᡣぅ〲〨〹 㐄 ᡣ〲〱〶〱あ ㎘ ᡣá〴え〨 〱〲うぇ〶〹〨〱〨
Baseando-se nessas fórmulas e na relação gráfica de alguns dados obtidos podemos concluir
a ligação entre determinadas características significativas das propriedades dos eletrólitos
analisados.
4. PROCEDIMENTOS
4.1. Separar e identificar os materiais para cada solução a ser utilizada; 4.2. Ambientar as buretas com as respectivas soluções a serem utilizadas em cada uma, ou seja, separar uma pequena quantidade de cada reagente (cerca de 25ml) e lavar as paredes da vidraria com a solução e descartar, assim evitaremos a presença de resíduos e poeira quando formos medir a solução a ser testada; 4.3. Preencher e zerar a bureta com a solução de ácido acético 1,0 mol/L. Repetir o mesmo procedimento para a solução de cloreto de potássio. 4.4. Rotular os balões com as respectivas concentrações a serem preparadas com os reagentes; 4.5. Preparação (diluição) das soluções de ácido acético (CH 3 COOH) de acordo com a tabela 1-A (Anexo); 4.6. Preparação (diluição) das soluções de cloreto de potássio de acordo (KCl) com a tabela 2-A (Anexo); 4.7. Separar dois copos plásticos descartáveis e enchê-los com água destilada; 4.8. Utilizar os copos plásticos com água destilada para calibrar o condutivímetro e seu padrão; 4.9. Separar 28 (vinte e oito) copos plásticos para as 14 amostras de soluções de ácido acético preparadas anteriormente, dividir dois copos por solução e enchê-los tomando o cuidado para não misturar as amostras; 4.10. Fazer o mesmo com as 14 amostras de soluções de cloreto de potássio, tomando o cuidado novamente para não misturar as amostras; 4.11. Cada amostra em sua respectiva concentração deverá estar em dois copos, pois será necessário ambientar a célula do condutivímetro com uma delas para depois fazer a medição correta, evitando assim a saturação dos eletrodos e contaminação com outras amostras presentes na parede do bulbo da célula; 4.12. O primeiro copo deve servir para a ambientação da célula de condutividade e o segundo copo para a realização das medidas; 4.13. Lavar previamente a célula com água destilada, para eliminar possíveis resíduos presentes na parede dos eletrodos; 4.14. Medir a temperatura de cada solução antes de fazer a leitura da condutividade; 4.15. Executar as medições de cada solução, tomando o cuidado para que seja feito sempre da solução menos concentrada para as mais concentradas;
4.16. Após cada medida, deve-se lavar a célula de condutividade com água destilada em abundância.
6. DISCUSSÃO DOS RESULTADOS
A partir dos resultados obtidos, visualizamos uma crescente linha que indica a condutividade do composto analisado e, podemos perceber que esta aumenta gradativamente com a concentração, observando assim uma grande dependência entre essas características. Abaixo apresentação todos os resultados dos cálculos e análises realizados com base nos dados obtidos a partir dos experimentos feitos em laboratório:
Gráfico 1 – Apresentação dos resultados da tabela 3:
Gráfico 2 – Apresentação dos resultados da tabela 4:
Condutividade μS.cm-^1
Condutividade mS.cm-^1
y = 101,79x + 214
0
100
200
300
400
500600
700
800
900
1000
1100
1200
0,025 0,05 0,1 0,15 0,2 0,3 0, Condutividade HAc Linear (Condutividade HAc)
y = 4,325x - 1,
02
46
(^108) 1214
1618
2022
2426
2830
0,025 0,05 0,1 0,15 0,2 0,3 0,5 Condutividade KCl Linear (Condutividade KCl)**
A partir dos resultados apresentados, podemos afirmar que, o aumento da concentração das soluções causa um aumento na condutividade das mesmas, sendo o efeito causado pela quantidade de íons presentes nas soluções, como foi dito na introdução a quantidade de íons aumenta a velocidade de deslocamento dos mesmos e conseqüentemente um aumento da passagem da corrente elétrica. Resumindo, a condutância de soluções eletrolíticas é devida à presença de íons (partículas carregadas) na solução, os quais, ligados à corrente, iniciam sua migração por suas forças eletrostáticas em direção ao eletrodo de carga oposta. Observando o gráfico 1, correspondente aos valores da tabela 3, podemos perceber uma diferença de condutividade baixa entre as soluções de concentração 0,15 e 0,2, comparadas as demais soluções, este diferença fica em torno de 10 μS.cm-1^ da solução de menor concentração (0,15) para a solução de maior concentração (0,20). Se compararmos a diferença entre os outros resultados desta mesma tabela podemos perceber que esse diferença varia em média de 100 μS.cm-1^ na proporção de 0,05 mol.L-1^ de concentração, ou seja, a cada 0,05 mol.L-1^ de concentração, a condutividade aumenta em 100 μS.cm-1. Apesar de termos sido orientados a realizar as medidas sempre da solução menos concentrada para a mais concentrada, para evitar a contaminação da célula de condutividade, esse caso pode ser explicado devido a presença de interferentes na solução de 0,2 mol.L-1, causando assim uma leitura diferente da real. Portanto concluímos que a medida que aumenta-se a concentração da solução, esta conduzirá mais, visto a curva crescente dos gráficos 1 e 2.
A seguir será apresentado um gráfico em escala única para compararmos as características das duas soluções em concentrações Primeiramente apresentamos os gráficos 1 e 2 que apontavam para a condutividade medida de cada eletrólito e este apresenta unidades de medidas diferentes. O primeiro está na escala de μS.cm-1^ e o segundo está na escala de mS.cm correlacionar as linhas de tendência de cada substância quanto a sua condutividade em diferentes soluções. Para isso criou-se um gráfico representando os dois eletrólitos, na mesma unidade de medida, o mS.cm-1.
Gráfico 4 – Comparação dos resultados da condutividade real dos eletrólitos, na mesma unidade de medida. Os
valores foram obtidos das tabelas
Analisando o gráfico acima observamos que há uma grande diferença de condutividade dos eletrólitos citados. Por se de tendência bem mais acentuada para condutividades altas se comparado com o HAc, que por ser um eletrólito fraco, sua linha de tendência com relação ao KCl faixa de condutividade bem menor solução pode aumentar ou diminuir a condutividade da mesma. No caso do HAc, a dissociação dos mesmo é baixa, por tanto a quantidade de íons livres na solução é menor, por isso este não conduz muito bem apresenta um número alto de íons dissociados na solução, possibilitando então a passagem de corrente, o que é representado por uma faixa grande de condutividade que pode ser vista no gráfico acima.
0, Condutividade HAc (^) 0, Condutividade KCl 3,
0
5
10
15
20
25
30
Condutividade (mS.cm
-1)
A seguir será apresentado um gráfico em escala única para compararmos as características das duas soluções em concentrações diferentes. Primeiramente apresentamos os gráficos 1 e 2 que apontavam para a condutividade medida de cada eletrólito e este apresenta unidades de medidas diferentes. O primeiro está na e o segundo está na escala de mS.cm-1, por isso fica correlacionar as linhas de tendência de cada substância quanto a sua condutividade em
se um gráfico representando os dois eletrólitos, na mesma unidade de
Comparação dos resultados da condutividade real dos eletrólitos, na mesma unidade de medida. Os
valores foram obtidos das tabelas 5 e 6:
Analisando o gráfico acima observamos que há uma grande diferença de condutividade dos eletrólitos citados. Por ser um eletrólito forte, o KCl apresenta uma linha de tendência bem mais acentuada para condutividades altas se comparado com o HAc, que por ser um eletrólito fraco, sua linha de tendência com relação ao KCl faixa de condutividade bem menor. Assim podemos dizer que a presença de íons livres na solução pode aumentar ou diminuir a condutividade da mesma. No caso do HAc, a dissociação dos mesmo é baixa, por tanto a quantidade de íons livres na solução é menor, por isso este não conduz muito bem se comparado ao KCl, que, considerado um eletrólito forte, apresenta um número alto de íons dissociados na solução, possibilitando então a passagem de corrente, o que é representado por uma faixa grande de condutividade que pode ser vista no
0,05 0,1 0,15 0,2 0,3 0, 0,454 0,516 0,621 0,634 0,731 1, 5,328 10,858 15,398 19,
A seguir será apresentado um gráfico em escala única para compararmos as
Primeiramente apresentamos os gráficos 1 e 2 que apontavam para a condutividade medida de cada eletrólito e este apresenta unidades de medidas diferentes. O primeiro está na , por isso fica difícil observar e correlacionar as linhas de tendência de cada substância quanto a sua condutividade em
se um gráfico representando os dois eletrólitos, na mesma unidade de
Comparação dos resultados da condutividade real dos eletrólitos, na mesma unidade de medida. Os
Analisando o gráfico acima observamos que há uma grande diferença de r um eletrólito forte, o KCl apresenta uma linha de tendência bem mais acentuada para condutividades altas se comparado com o HAc, que por ser um eletrólito fraco, sua linha de tendência com relação ao KCl apresenta-se numa
. Assim podemos dizer que a presença de íons livres na solução pode aumentar ou diminuir a condutividade da mesma. No caso do HAc, a dissociação dos mesmo é baixa, por tanto a quantidade de íons livres na solução é menor, por se comparado ao KCl, que, considerado um eletrólito forte, apresenta um número alto de íons dissociados na solução, possibilitando então a passagem de corrente, o que é representado por uma faixa grande de condutividade que pode ser vista no
Condutividade HAc Condutividade KCl Linear (Condutividade HAc) Linear (Condutividade KCl)
A seguir apresentamos um dado muito importante sobre a condutividade dos compostos, a Condutividade Molar, representada por Λm, cuja unidade é S.cm^2 .mol-1. De acordo com a apostila da aula do dia 19/08, fornecida pela professora Célia, sabemos que a condutividade não é apropriada para comparar eletrólitos devido a forte dependência em relação a concentração dos mesmos. Por isso determinamos a condutividade molar que compara os valores de condutividade com a concentração da substância na solução. A partir desta idéia, calcularam-se os valores da condutividade molar dos compostos aqui estudados. Os resultados estão expressos nas tabelas abaixo:
TABELA 7 – Valores de Condutividade Molar (Λm) para o Ácido Acético, baseando nos valores de condutividade real (k) da tabela 5 : HAc C (mol/L)
ΛΛΛΛ m (S.mol-1) 0,025 1,304x10^1 0,05 9, 0,10 5, 0,15 4, 0,20 3, 0,30 2, 0,50 2,
TABELA 8 – Valores de Condutividade Molar (Λm) para o Cloreto de Potássio, baseado nos valores de condutividade real (k) da tabela 6 : KCl C (mol/L)
ΛΛ^ ΛΛ m (S.mol-1) 0,025 1,3632 x10^2 0,05 1,0656 x10^2 0,10 1,0858 x10^2 0,15 1,0265 x10^2 0,20 9,9990 x10^1 0, 0,
Gráfico 6 – Inverso da condutividade molar do KCl contra o produto da condutividade molar e a concentração:
Como resultado da análise da equação da linha de tendência do gráfico apresentado
acima, podemos dizer que o valor da condutividade limite deste eletrólito é dado pela
intersecção da linha no eixo y, ou seja, ao substituirmos o valor de x na equação y=0,000x +
0,007, obteremos o seguinte resultado: y = 0,000. 0 + 0,007, assim teremos: y = 0,007 que
representa o valor de 1/Λ∞. Para tanto, o valor da condutividade limite deste eletrólito é
142,8571429.
0,
0,0093843840,
0,0097418410,
y = 0,000x + 0,
0,
0,
0,
0,
0,
0,
3,408 5,328 10,858 15,3975 10,
1/L¥
1/L¥ Linear (1/L¥)
1 / Λ∞
Após analisar o valor da condutividade limite dos eletrólitos, apresentaremos o valor da constante de dissociação do HAc a partir da equação de diluição de Ostwald aplicada à eletrólitos fracos, assim temos: α = Λm/Λ∞. O grau de dissociação de α de eletrólitos fracos é o quociente de condutividade molar dividido pela condutividade molar a diluição infinita.
Assim temos, para o ácido acético:
TABELA 9 – Valores do grau de dissociação α do ácido acético: HAc C (mol/L) α 0,025 0, 0,05 0, 0,10 0, 0,15 0, 0,20 0, 0,30 0, 0,50 0,
A seguir, discutiremos o valor obtido para a condutividade da água destilada utilizada
para a preparação das soluções testadas em laboratório com o valor da água destilada
encontrada na literatura.