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Condutometria direta ÁCIDO ACÉTICO
Alunos:
Renan Diego Zanetti
Gabriel Martins de Alvarenga Weslei Bruno Botero Docente:
Prof. Dra. Maria Del Pilar Taboada Sotomayor
Condutometria Envolve o estudo de soluções que apresentam
propriedades elétricas mesmo quando não temos a ocorrência de reações nos eletrodos. A condutometria mede a condutância elétrica de
soluções iônicas, ou seja, a capacidade da solução em conduzir corrente elétrica.
Lei de Kohlrausch Relação experimental entre a
condutividade molar e a concentração de uma solução iônica: Λ = Λ° − 𝐴 𝑐
O coeficiente linear é chamado
de condutividade molar a diluição infinita e o coeficiente angular é uma constante empírica.
Fatores de Influência
Efeito de Viscosidade Efeito do Campo Elétrico Efeito de Assimetria
Efeito Eletroforético
Migração Independente dos Íons
Λ° = λ°+ + λ° − A imposição de um campo elétrico no eletrólito faz com que os
cátions se direcionem em direção do eletrodo negativamente carregado e os ânions em direção ao eletrodo positivamente carregado. Cada contribuição dará o fluxo iônico (j+para os cátions, ou j-para os ânions), desta forma é possível concluir que a densidade de corrente total (j) é a contribuição dessas duas espécies
Lei de Ostwald
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. 𝛼2. 𝐶 𝐾𝑎 = (1 − 𝛼)
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Condutimetria Específica e Condutividade Molar, Qual a principal diferença?
Procedimento Experimental Preparou-se soluções de ácido acético em diferentes
concentrações a partir de uma solução 0,100 mol L −1 10,0 mL
0,1051 M
10,0 mL
10,0 mL
0,0100M
0,0500 M
0,0050M
10,0 mL
10,0 mL
0,0001M
10,0 mL
0,0005M
0,0010M
Procedimento Experimental Com o auxílio de um condutímetro previamente
calibrado com uma solução de KCl, realizou-se medidas de condutividade específica.
Resultados As
diferentes soluções de ácido acético foram preparadas de acordo com o demonstrado na parte experimental.
Após
a calibração do condutímetro realizaram-se medidas em triplicata da condutividade para as soluções de diferentes concentrações. Constante
da célula = 1,0511751 cm −1
Resultados Tabela 1 – Condutividades (S cm-2) obtidas experimentalmente para as três medidas realizadas com cada solução e a média dos valores 1ª medida
2º medida
3ª medida
Média
Concentração/mol L^-1 Condutividade/uS cm^-1 Condutividade/uS cm^-1 Condutividade/uS cm^-1 Condutividade média 0,0001
12,57
12,81
12,66
12,66
0,0005
35,33
35,56
35,45
35,45
0,0010
51,32
51,36
51,55
51,36
0,0050
125,0
126,9
126,7
126,7
0,0100
172,4
172,7
172,5
172,5
0,0500
386,6
390,3
390,0
390,0
0,1051
557,2
557,6
557,7
557,6
Resultados Podemos
observar uma relação crescente entre a condutividade 𝜅 e a concentração para as soluções.
Resultados Podemos
observar uma relação crescente entre a condutividade 𝜅 e a concentração para as soluções.
Resultados Podemos observar o comportamento dos íons quando
os descrevemos em termos da condutividade molar Λ.
Λ=
1000.𝜅 𝐶
(S cm² mol¹)
Tabela 2 – Valores de condutividade molar obtidos experimentalmente pela relação entre a condutividade encontrada e a concentração. 1ª medida
2º medida
3ª medida
Média
Concentração/mol L^-1
Condutividade molar
Condutividade molar
Condutividade molar
Condutividade média
0,0001
125,7
128,1
126,6
126,6
0,0005
70,66
71,12
70,90
70,90
0,0010
51,32
51,36
51,55
51,36
0,0050
25,00
25,38
25,34
25,34
0,0100
17,24
17,27
17,25
17,25
0,0500
7,732
7,806
7,800
7,800
0,1051
5,302
5,305
5,306
5,305
Resultados Com a medida da condutância molar, podemos verificar
o comportamento concentração.
∨
do
eletrólito
em
∨
relação
à
Resultados Com a medida da condutância molar, podemos verificar
o comportamento do eletrólito em relação à concentração.
∨
∨
Resultados Como verificamos o compartamento de um eletrólito
fraco, não podemos utilizar a expressão de Kohlrausch para determinar Λ0 . Para esses casos, utiliza-se a lei da diluição de Ostwald, estendo relacionado ao grau de dissociação de cada solução, que é dado por: 𝛼=
Λ Λ0
Temos da literatura que Λ0(𝐻𝐴𝑐) = 390,70 S cm² mol−1. Determinou-se 𝛼 para cada concentração e prosseguiu-se para a obtenção de 𝐾𝑎.
CASTELLAN, G. W., 1986.
Resultados A partir do grau de dissociação de cada espécie é
possível encontrar a constante de dissociação 𝐾𝑎, dada por: 𝛼2. 𝐶 𝐾𝑎 = (1 − 𝛼) 1ª medida
2º medida
3ª medida
Média
Concentração/mol L^-1
Ka
Ka
Ka
Ka
0,0001
1,526E-05
1,599E-05
1,553E-05
1,553E-05
0,0005
1,997E-05
2,025E-05
2,012E-05
2,012E-05
0,0010
1,986E-05
1,990E-05
2,005E-05
1,990E-05
0,0050
2,187E-05
2,257E-05
2,249E-05
2,249E-05
0,0100
2,037E-05
2,044E-05
2,039E-05
2,039E-05
0,0500
1,998E-05
2,037E-05
2,033E-05
2,033E-05
0,1051
1,962E-05
1,965E-05
1,965E-05
1,965E-05
Tabela 3 – Valores de Ka encontrados a partir da relação de Kohlrausch.
Resultados Resultados obtidos para o Ka Concentração/mol L1
Ka (±desvio padrão)
0,0001 0,0005 0,0010 0,0050 0,0100 0,0500 0,1051
1,553 x 10-5 (±3,7 x 10−7) 2,012 x 10-5 (±1,4 x 10−7) 1,990 x 10-5 (±1,0 x 10−7) 2,249 x 10-5 (±3,8 x 10−7) 2,039 x 10-5 (±3,7 x 10−8) 2,033 x 10-5 (±2,2 x 10−7) 1,965 x 10-5 (±1,9 x 10−8)
Ka (298K) = 1,75 x 10−5 HARRIS, D. C., 1990
Resultados Como podemos determinar o Λ0(𝐻𝐴𝑐) ?
Combinação de valores da condutividade molar à diluição infinita de eletrólitos fortes, tais quais: Λ 0(𝐻𝐴𝑐) = Λ 0(𝐻𝐶𝑙) + Λ 0(𝐴𝑐𝑁𝑎) - Λ 0(𝑁𝑎𝐶𝑙) Podemos também rearranjar a equação de Ostwald, substituindo 𝛼 por Λ/Λ0 . Λ2 . 𝐶 𝐾𝑎 = Λ0 − Λ . Λ0
Resultados Realiza-se um rearranjo e obtêm-se a expressão abaixo:
1 1 Λ. 𝐶 = + Λ Λ0 𝐾𝑎. (Λ0 )2 y = a + bx É possível estabelecer essa relação linear onde o coeficiente angular será 1/𝐾𝑎.(Λ0 )2 . Plotou-se os gráficos para as 3 medidas e encontrou-se 3 diferentes valores de Λ0 considerando o valor literário de 𝐾𝑎.
Resultados Exemplificando com a primeira medição realizada:
Resultados Obtivemos um coeficiente angular de 0,33282; logo:
0,33282 =
Portanto
1
𝐾𝑎.(Λ0 )2
1 )1/2 𝐾𝑎.0,33282
Λ0 = (
E para a 1ª medida 𝜦𝟎 = 𝟒𝟏𝟒, 𝟑𝟓 S cm² mol−1 Observa-se um erro de: 414,35 − 390,70 Δ𝐸𝑟 = 𝑥 100 = 𝟔, 𝟎𝟓% 390,70
Resultados Realizando o mesmo procedimento para as outras
medidas obteve-se:
1ª Medida
𝛬0 = 414,35 S cm² mol−1 com 𝛥𝐸𝑟 = 6,05% 2ª Medida 𝛬0 = 415,43 S cm² mol−1 com 𝛥𝐸𝑟 = 6,33% 3ª Medida 𝛬0 = 415,47 S cm² mol−1 com 𝛥𝐸𝑟 = 6,34% 4ª Medida 𝛬0 = 415,08 S cm² mol−1 com 𝛥𝐸𝑟 = 6,24%
Conclusões Foi possível observar através da condutimetria direta o
comportamento do ácido acético realizando medidas de soluções com diferentes concentrações do mesmo. Devido a natureza do eletrólito, foi possível realizar medidas do grau de dissociação do ácido, bem como a constante ácida 𝐾𝑎. A partir de uma relação linearizada, foi possível encontrar a condutividade molar à diluição infinita.
Referências OHLWEILER, O. A. Fundamentos de análise instrumental. 1ª ed., Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos Ed. S. A., 1981. CASTELLAN, G. W.; Fundamentos de Fisico-Química, 1ª ed., Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos Ed. S.A., 1986.
HARRIS, D. C. Análise Química Quantitativa. 6. ed. Rio de Janeiro: Editora LTC. 1056 p. 2005. GIOLITO, I. Métodos eletrométricos e eletroanalíticos: Fundamentos e aplicações. 2. ed. São Paulo: Multitec. 273 p. 1980.
