Electrolitos débiles y fuertes

Los electrolitos se pueden definir como compuestos que conducen la electricidad cuando están en una solución o fundidos a alta temperatura. En una solución de un electrolito o en un electrolito fundido, la corriente está formada por iones en movimiento. La capacidad de conducir la electricidad se llama conductividad; esta propiedad se puede medir cuantitativamente, y observar cualitativamente.

Electrolitos

Los electrolitos se pueden clasificar como fuertes o débiles. En una solución de un electrolito fuerte, la mayor parte del soluto está en forma de iones, hay pocas moléculas, si es que las hay. Un ejemplo es el cloruro de sodio, disuelto en agua es un ejemplo de electrolito fuerte, sus soluciones son buenas conductoras de la electricidad.

En una solución de un electrolito débil, la mayor parte del soluto está en forma molecular; hay muy poco soluto en forma de iones. Las soluciones de electrolitos débiles no conducen tan bien la electricidad como los electrolitos fuertes a la misma concentración, porque hay muy pocos iones en solución. El ácido acético y el amoniaco son ejemplos de electrolitos débiles. También el agua es un electrolito débil. Si las soluciones de un compuesto no conducen una cantidad observable de electricidad, a este se le llama no electrolito. En una solución de un no electrolito todo el soluto está formado por moléculas; no hay iones. El alcohol y el azúcar son ejemplos de no electrolitos

Las soluciones de electrolitos conducen la corriente eléctrica por la migración de los iones bajo la influencia de un gradiente de potencial. Las aplicaciones cuantitativas dependen de la relación entre la conductividad y la concentración de los diversos iones presentes en la solución. La ecuación que relaciona la conductividad y la concentración de los iones en solución es:

Donde:

Q es la conductividad de la solución en [ohm-1]

λ° ANIÓN y λ° CATIÓN son las conductividades equivalentes iónicas a dilución infinita en [ohm-1·cm2·eq-1]

CANIÓN y CCATIÓN son las concentraciones de los iones en solución en [eq/L]

θ es la constante de celda conductimétrica en [cm-1]

Materiales

  • 4 vasos de precipitados de 100 mL
  • 2 probetas de 50 mL
  • 1 juego de caimanes para electricidad
  • 1 pila de 9 V
  • 1 zumbador piezoeléctrico
  • Conductímetro
  • Celda conductimétrica

Reactivos

  • Agua destilada
  • Agua desionizada
  • Solución de sacarosa 10-3 M
  • Solución de ácido clorhídrico 10-3 M
  • Solución de ácido acético 10-3 M

Procedimiento

Conductividad de electrolitos

Realizar el montaje que se muestra en el siguiente diagrama empleando electrodos de cobre, el zumbador y una pila de 9 voltios

Montaje de conductividad de electrolitos empleando un zumbador
Montaje de conductividad de electrolitos empleando un zumbador

Colocar en el vaso de precipitados agua destilada y escuchar el sonido producido por el zumbador.

Repetir la experiencia empleando la solución de sacarosa 10-3 M. posteriormente cambiar la solución por la de ácido clorhídrico 10-3 M y ácido acético 10-3 M y escuchar cada vez. Anotar las observaciones.

Conductividad del agua destilada

Encender el conductímetro de acuerdo con las instrucciones del fabricante. Lavar la celda conductimétrica primero con agua destilada y enjuagar con agua desionizada.

Llenar una probeta con 50 mL de agua destilada (de la misma fuente que se empleó para la preparación de las soluciones de la práctica) e introducir la celda conductimétrica de tal forma que el orificio superior de la celda quede cubierto por el líquido. Anotar el valor de la conductividad reportada por el equipo.

Sacar la celda conductimétrica y enjuagarla con agua desionizada

Grado de disociación de electrolitos fuertes

Encender el conductímetro de acuerdo con las instrucciones del fabricante. Lavar la celda conductimétrica primero con agua destilada y enjuagar con agua desionizada.

Llenar una probeta con 50 mL de la solución de ácido clorhídrico 10-3 M e introducir la celda conductimétrica de tal forma que el orificio superior de la celda quede cubierto por el líquido. Anotar el valor de la conductividad reportada por el equipo.

Sacar la celda conductimétrica y enjuagarla con agua desionizada

Grado de disociación de electrolitos débiles

Encender el conductímetro de acuerdo con las instrucciones del fabricante. Lavar la celda conductimétrica primero con agua destilada y enjuagar con agua desionizada.

Llenar una probeta con 50 mL de la solución de ácido acético 10-3 M e introducir la celda conductimétrica de tal forma que el orificio superior de la celda quede cubierto por el líquido. Anotar el valor de la conductividad reportada por el equipo.

Sacar la celda conductimétrica y enjuagarla con agua desionizada

Después del experimento

Correlacionar la emisión de sonido y su intensidad con las soluciones y líquidos empleados en la práctica. ¿El agua destilada y la solución de sacarosa generan algún sonido en el zumbador? Analizando los ácidos empleados en la práctica ¿Cuál de los dos ácidos genera un sonido mas fuerte en el zumbador?

Empleando la ecuación para calcular la conductividad, llenar una tabla que correlacione la solución o liquido empleado, su concentración normal y su conductividad.

Con los valores de conductividad y las concentraciones de las soluciones calcular el pKa del acido acético y comparar con el valor reportado en literatura.

Recomendaciones de seguridad

Se debe leer el manual de operación del conductimetro a emplear, o recibir instrucción sobre su correcto manejo por parte de personal experto.

En todo momento se deben utilizar los elementos de seguridad básicos en el laboratorio de química (bata de laboratorio, guantes, gafas de seguridad y demás que sean exigidos por las normas internas, locales o nacionales. Los residuos generados por la práctica deben ser dispuestos de manera adecuada según las normas de laboratorio y las normas locales y nacionales respectivas.

Mayor información

Electrolytes

Clasificación

Nivel: Universitario

Tipo: Practica de enseñanza

Riesgo: medio