Baixe Físico-Química e a Condutividade e outras Provas em PDF para Química, somente na Docsity! 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 2 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 5 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. 6 INTRODUÇÃO TEÓRICA CONDUTÂNCIA A condutância de um eletrólito é uma medida da corrente que ele pode conduzir, e corrente é a proporção de transferência da corrente elétrica. A carga é conduzida através do eletrólito pelos íons e, portanto, a condutância de um eletrólito depende da quantidade ou proporção de carga que os íons podem conduzir. Essa velocidade de condução depende de três fatores: 1. O número de cargas de cada íon, obviamente, a um íon polivalente está associada mais carga que a um íon univalente; 2. Da concentração dos íons, quanto mais íons estiverem presentes, maior a velocidade com que a carga pode ser transferida; 3. Da velocidade dos íons, novamente, quanto mais rapidamente um íon se desloca, maior a velocidade de transferência de carga. A velocidade do íon depende de quatro fatores: 1. Intensidade do campo elétrico; 2. A viscosidade do solvente; 3. Efeito de assimetria. Esse efeito retarda o íon, sua intensidade depende da concentração; 4. Efeito eletroforético. Ele retarda o íon porque aumenta a resistência da viscosidade do solvente, a intensidade desse efeito também depende da concentração. 7 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. 10 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 (CH3COOH) 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; 11 4.16. Após cada medida, deve-se lavar a célula de condutividade com água destilada em abundância. 12 5. RESULTADOS Primeiramente, seguimos todos os procedimentos pré-determinados na orientação da professora e analisamos que ao preparar toda estrutura, a temperatura ambiente estava em aproximadamente 23°C. TABELA 3 – Valores de condutividade medidos a partir das soluções de CH3COOH: TABELA 4 –Valores de condutividade medidos a partir das soluções de KCl: *O equipamento utilizado para medir a condutividade de cada substância não permitia a leitura acima de 20mS, ou seja, as soluções de KCl com concentração de 0,30 mol/L e 0,50 mol/L não puderam ser analisadas, visto que sua condutividade ultrapassa o limite de leitura do condutivímetro utilizado. CONCENTRAÇÃO (MOL/L) CONDUTIVIDADE ( µS.cm-1) 0,025 328 0,05 456 0,10 518 0,15 623 0,20 636 0,30 733 0,50 1054 CONCENTRAÇÃO (MOL/L) CONDUTIVIDADE ( mS.cm-1) 0,025 3,41 0,05 5,33 0,10 10,86 0,15 15,40 0,20 20,00 0,30 * 0,50 * 15 Para darmos continuidade à apresentação dos resultados deste relatório devemos ter em mente que as soluções aqui medidas foram preparadas em meio aquoso, ou seja, utilizamos água destilada para diluí-las, assim precisamos conhecer o valor da condutividade deste solvente para que possamos saber os valores reais de condutividade do composto, seja ele o ácido acético ou mesmo o cloreto de potássio. Assim temos: H2Odest: k = 2 µS.cm-1 T ambiente: 20ºC Agora podemos fazer o abatimento do valor da água usada na preparação das soluções para enfim podermos saber o real valor da condutividade do HAc e do KCl. As tabelas com os respectivos valores são apresentadas abaixo: TABELA 5 – Valores reais de condutividade do Ácido Acético: (descontado o valor de condutividade da água destilada (2 µS.cm-1) usada para produzir a solução) HAc C (mol/L) K (µS.cm-1) 0,025 326 0,05 454 0,10 516 0,15 621 0,20 634 0,30 731 0,50 1052 TABELA 6 – Valores reais de condutividade do Cloreto de Potássio: (descontado o valor de condutividade da água destilada (2 µS.cm-1) usada para produzir a solução) KCl C (mol/L) K (mS.cm-1) 0,025 3,408 0,05 5,328 0,10 10,858 0,15 15,398 0,20 19,998 0,30 * 0,50 * 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. 0,025 Condutividade HAc 0,326 Condutividade KCl 3,408 0 5 10 15 20 25 30 C o n d u ti v id a d e ( m S .c m -1 ) 16 diferentes. -1, por isso fica 5 e 6: r um eletrólito forte, o KCl apresenta uma linha . Assim podemos dizer que a presença de íons livres na se comparado ao KCl, que, considerado um eletrólito forte, 0,05 0,1 0,15 0,2 0,3 0,5 0,454 0,516 0,621 0,634 0,731 1,052 5,328 10,858 15,398 19,998 difícil observar e apresenta-se numa Condutividade HAc Condutividade KCl Linear (Condutividade HAc) Linear (Condutividade KCl) 17 A seguir apresentamos um dado muito importante sobre a condutividade dos compostos, a Condutividade Molar, representada por Λm, cuja unidade é S.cm2.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) Λm (S.mol-1) 0,025 1,304x101 0,05 9,08 0,10 5,16 0,15 4,14 0,20 3,17 0,30 2,44 0,50 2,10 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) Λm (S.mol-1) 0,025 1,3632 x102 0,05 1,0656 x102 0,10 1,0858 x102 0,15 1,0265 x102 0,20 9,9990 x101 0,30 0,50 20 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 0,16952 0,05 0,11804 0,10 0,06708 0,15 0,05382 0,20 0,04121 0,30 0,03172 0,50 0,02730 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. 21 Condutividade da Água Destilada usada na preparação das soluções: Para a preparação das soluções dos respectivos eletrólitos utilizados nas análises, utilizamos água destilada fornecida pelo laboratório da instituição de ensino. Após a medida da condutividade deste solvente percebemos uma variância no valor obtido pelo condutivímetro, o mesmo utilizado para fazer as medidas das soluções prontas, a água destilada apresentou k = 2 µS.cm-1 a uma temperatura ambiente de aproximadamente 20ºC. Tal resultado apresenta-se fora do padrão estabelecido pela literatura que diz que o valor de condutividade para água destilada, à temperatura ambiente deve ser de 0,04 S.cm-1. Tal diferença pode alterar os dados dos resultados obtidos a partir do cálculo da condutividade real de cada eletrólito, visto isso podemos relatar uma possível contaminação da água utilizada para preparação das soluções, ou mesmo o tempo de armazenagem nos barris de água destilada que possivelmente tenha excedido o prazo máximo de estocagem do produto, o que fez com que possíveis gases do ambiente tenham reagido com a água, formando assim outros compostos que não somente H2O, alterando então sua condutividade. 22 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS • FERRARO, N. G. et al, Física Básica, São Paulo: Atual, 1998. • Denaro, A.R., Fundamentos de eletroquímica, São Paulo: Edgard Blüncher. • VOGEL, A.I., Química Analítica Qualitativa, São Paulo, Mestre Jou, 1981. • CASTELLAN, G.W. Fundamentos de Físico-Química. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos, 1996.