Conductividad de un electrolito fuerte

Química. Física. Conductímetro. Cinética. Medida. Hidrólisis. Estéres. Ley de Onsanger-kolhrausch. Energía de activación

  • Enviado por: Cazagamusinas
  • Idioma: castellano
  • País: España España
  • 8 páginas
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Guión de la práctica: Medida de la

conductividad de un electrolito fuerte. Estudio conductimétrico de la cinética de la hidrólisis de los ésteres en medio básico.

Introducción

Voy a realizar primero medidas de conductividad específica a diferentes concentraciones de un electrolito fuerte, en este caso de cloruro amónico, que pasaremos a conductividades equivalentes y con las cuales comprobaremos la ley de Onsager-kohlrausch que nos dice que para un electrolito fuerte la conductividad equivalente disminuye con el aumento de la concentración del mismo:

m = mo - A"c

Representando esta recta hallo también la conductividad equivalente a dilución infinita (mo).

A continuación estudio la cinética de la hidrólisis de un éster mediante medidas conductimétricas a diferentes temperaturas tomando la medida cada minuto durante 20 minutos. Ademas mido la conductividad de la base que nos da conductividad inicial de la disolución y del AcNa que nos dará la conductividad de la disolución al final cuando no haya base, tengo en cuenta que la conductividad de NaOH es más fuerte que la de AcNa por lo que en general la conductividad disminuye al transcurrir la reacción.

AcH + NaOH ! AcNa + H2O

(t = 0) a b - -

(t = t) a-x b-x x x

Con estos resultados sacamos primero la constante de velocidad a cada temperatura viendo su variación con la temperatura y finalmente con estas constantes hallamos la energía de activación de la reacción.

  • log t = -log K + log[[1/(a-b)] ln[b(a-x)/a(b-x)]].

  • log K = log A - Ea / RT.

  • Resultados y cálculos teóricos

    1) Calculamos la constante de la célula y medimos la conductividad variando la concentración de electrolito fuerte:

    Sabiendo que la conductividad de KCl a concentración 0,1 M a una temperatura de 25°C es de 1413 S sacamos la constante de la célula y con ella la resistencia de la disolución: Kcel = l / A = 0,991 cm-1 ! R =  Kcel = 0,001413×0,991 ! R = 0,001400 scm-1.

    • Preparamos el NH4Cl a 0,1 M: n = C V ! m = Pm C V ! m = 53,5 g / mol × 0,1 mol / l × 0,1 l = 0,535 g.

    • Diluimos con la disolución inicial de 0,1 M para conseguir el resto de concentraciones:

    Vi = (Cf Vf) / Ci ! Vi = (Cf 0,1 l) / 0,1 mol / l.

    • equi = ( × 1000) / N = ( × 1000) / [NH4Cl] × n.

    [NH4Cl]

    (N)

    [NH4Cl]1/2

    (N1/2)

    Conductividad específica ()

    (S cm-1)

    Conductividad equivalente(equi)

    (Scm-1eq.g-1l) (medido)

    Conductividad equivalente(equi)

    (Scm-1eq.g-1-l)(tabulado)

    0,1

    0,31623

    0,009610

    96,1

    128,69

    0,05

    0,22361

    0,005700

    114

    133,22

    0,02

    0,14142

    0,002560

    128

    138,25

    0,01

    0,10000

    0,001434

    143,4

    141,21

    0,005

    0,07071

    0,000725

    145

    134,4

    0,001

    0,03162

    0,000152

    152

    146,7

    0,0005

    0,02236

    0,000066

    132

    ---

    Ecuación de la recta a representar: demostración de la ley de Kohlrausch-Onsager ! m = mo - A"c.

    'Medida de la conductividad de un electrolito fuerte'

    (Para un mejor ajuste no represento el último punto muy distante de la recta.)

    A = mo = 159 ± 2 scm-1eq. g-1 l (conductividad equivalente a dilución infinita)

    B = -A = -201,5667 ! A = 202 ± 11 s cm-1 (l /eq.g)3/2

    2) Medida de la conductividad de NaOH y AcNa. Medida de la conductividad a diferentes tiempos de la mezcla 100 ml de NaOH 0,01 M + 0,2 ml de éster a 21°C, 27,5°C y 31°C para hallar las constantes de velocidad y finalmente la energía de activación:

    a = [Ester] =

    b = [NaOH] = 0,01 mol /l × (100 ml / 100.2 ml) = 0,00998 M×1 eq.g/mol = 0,00998 eq.g/l

    T = 21°C

    Conductividad especifica () (scm-1)

    NaOH

    0,001897

    AcNa

    0,000734

    NaOH = (Na" + OH)b10-3 • OH - Ac = (NaOH - AcNa)103l / b = 116,533 scm2/eq.g

    AcNa = (Ac + Na")b10-3

    t=0 = (Na"+ OH)b10-3 = 0,01163 scm-1

    • x = (t=0 - t=t)103/ (OH - Ac)

    t=t = (Na" .b + OH .(b-x) + Ac X)10-3

    Tiempo

    (minutos)

    Conductividad

    (scm-1)

    X

    (eq.g/l)

    Tiempo

    (minutos)

    Conductividad

    (scm-1)

    X

    (eq.g/l)

    1

    0,001111

    0,090266

    11

    0,000834

    0,092643

    2

    0,001055

    0,090747

    12

    0,000825

    0,092721

    3

    0,001009

    0,091142

    13

    0,000816

    0,092798

    4

    0,000972

    0,091459

    14

    0,000809

    0,092858

    5

    0,000939

    0,091742

    15

    0,000804

    0,092901

    6

    0,000913

    0,091965

    16

    0,000799

    0,092944

    7

    0,000892

    0,092146

    17

    0,000793

    0,092995

    8

    0,000872

    0,092317

    18

    0,000791

    0,093012

    9

    0,000858

    0,092437

    19

    0,000788

    0,093038

    10

    0,000845

    0,092549

    20

    0,000786

    0,093055

    Ecuación de la recta a representar: dx / dt = K(a-x) (b-x) ! Kt = [1/(a-b)] ln[b(a-x)/a(b-x)] ! log t = - log K + log[[1/(a-b)] ln[b(a-x)/a(b-x)]] ! log[1/( a-0,00998)] ln[0,00998(a-x)/a(0,00998-x)] = log K + log t.

    'Medida de la conductividad de un electrolito fuerte'

    A = log K = 0,09095 ! K = 1,233 ± 0,100 seg.-1mol-1l-1.

    T = 27,5°C

    Conductividad especifica () (scm-1)

    NaOH

    0,001998

    AcNa

    0,000803

     NaOH = (Na" + OH)b10-3 • OH - Ac = (NaOH - AcNa) 103 l / b = 119,7395 scm2/eq.g

    AcNa = (Ac + Na")b10-3

    t=0 = (Na"+ OH)b10-3 = 0,01195 scm-1

    • x = (t=0 - t=t)103/ (OH - Ac)

    t=t = (Na" .b + OH .(b-x) + Ac X)10-3

    Tiempo

    (minutos)

    Conductividad

    (scm-1)

    X

    (eq.g/l)

    Tiempo

    (minutos)

    Conductividad

    (scm-1)

    X

    (eq.g/l)

    1

    0,001067

    0,090891

    11

    0,000907

    0,092225

    2

    0,001027

    0,091223

    12

    0,000904

    0,092250

    3

    0,000998

    0,091465

    13

    0,000901

    0,092275

    4

    0,000975

    0,091657

    14

    0,000898

    0,092300

    5

    0,000957

    0,091808

    15

    0,000896

    0,092317

    6

    0,000942

    0,091933

    16

    0,000895

    0,092325

    7

    0,000931

    0,092025

    17

    0,000894

    0,092334

    8

    0,000922

    0,092100

    18

    0,000893

    0,092342

    9

    0,000916

    0,092150

    19

    0,000892

    0,092350

    10

    0,000912

    0,092183

    20

    0,000891

    0,092359

    Ecuación de la recta a representar: dx / dt = K(a-x) (b-x) ! Kt = [1/(a-b)] ln[b(a-x)/a(b-x)] ! log t = - log K + log[[1/(a-b)] ln[b(a-x)/a(b-x)]] ! log[1/( a-0,00998)] ln[0,00998(a-x)/a(0,00998-x)] = log K + log t.

    'Medida de la conductividad de un electrolito fuerte'

    A = log K = 0,09136 ! K = 1,234 ± 0,100 seg.-1mol-1l-1.

    T = 31°C

    Conductividad especifica () (scm-1)

    NaOH

    0,002200

    AcNa

    0,000850

    NaOH = (Na + OH)b10-3 • OH - Ac = (NaOH - AcNa)103l / b =135,2705scm2/eq.g

    AcNa = (Ac + Na)b10-3

    t=0 = (Na"+ OH)b10-3 = 0,0135 scm-1

    • x = (t=0 - t=t)103/ (OH - Ac)

    t=t = (Na" .b + OH .(b-x) + Ac X)10-3

    Tiempo

    (minutos)

    Conductividad

    (scm-1)

    X

    (eq.g/l)

    Tiempo

    (minutos)

    Conductividad

    (scm-1)

    X

    (eq.g/l)

    1

    0,001044

    0,092082

    11

    0,000978

    0,092570

    2

    0,001027

    0,092208

    12

    0,000977

    0,092577

    3

    0,001012

    0,092319

    13

    0,000975

    0,092592

    4

    0,001003

    0,092385

    14

    0,000973

    0,092607

    5

    0,000992

    0,092467

    15

    0,000971

    0,092622

    6

    0,000987

    0,092504

    16

    0,000970

    0,092629

    7

    0,000985

    0,092518

    17

    0,000968

    0,092644

    8

    0,000983

    0,092533

    18

    0,000967

    0,092651

    9

    0,000982

    0,092541

    19

    0,000966

    0,092659

    10

    0,000980

    0,092556

    20

    0,000965

    0,092666

    Ecuación de la recta a representar: dx / dt = K(a-x) (b-x) ! Kt = [1/(a-b)] ln[b(a-x)/a(b-x)] ! log t = - log K + log[[1/(a-b)] ln[b(a-x)/a(b-x)]] ! log[1/( a-0,00998)] ln[0,00998(a-x)/a(0,00998-x)] = log K + log t.

    'Medida de la conductividad de un electrolito fuerte'

    A = log K = ! K = 1,237 ± 0,100 seg.-1mol-1l-1.

    Temperatura

    21°C

    27,5°C

    31°C

    Constante de velocidad de reacción

    (seg.-1mol-1l-1.)

    1,233

    1,234

    1,237

    Ecuación de la recta a representar: K = A exp(-Ea / RT) ! log K = log A - Ea / RT.

    'Medida de la conductividad de un electrolito fuerte'

    A = log A = 1,22489 ! A = 16,8 ± 0,1 l mol-1 seg.-1.

    B = R/Ea = 3,68932×10-4 ! Ea = 222 ± 46 KJ mol-1