Determinación de la constante de acidez del ácido acético mediante medidas de conductividad

Determinación de la constante de acidez del ácido acético mediante medidas de conductividad

1. Objetivos

• Determinar la constante de acidez del ácido acético.
• Aplicar los fundamentos teóricos y prácticos de la conductimetría para determinar la constante de acidez de un electrolito débil de manera indirecta mediante medidas de conductividad de electrolitos fuertes.

1. Introducción

La conductimetría es una técnica analítica que se basa en la medida de la conductividad electrolítica para monitorear el progreso de una reacción química o, como en nuestro caso, para  determinar la constante de acidez de un ácido débil como el ácido acético. Ya que la conductividad molar de una solución electrolítica (Λm) depende de la concentración de dicho electrolito, ésta se define como:

[pic 1]

Donde κ es la conductividad específica y c es la concentración de la disolución. [1]

Basado en datos experimentales, Friedrich Kholrausch propuso la siguiente ecuación para describir la variación de la conductividad molar con la concentración electrolítica de soluciones diluidas:

[pic 2]

Donde Λm0 es la conductividad molar a dilución infinita (c=0) y k es una constante llamada coeficiente de Kholrausch.

Para electrolitos débiles se espera una disminución muy brusca de la conductividad molar a bajas concentraciones, mientras que para electrolitos fuertes la disminución varía de manera lineal con la raíz cuadrada de la concentración.

[pic 3]

Figura 1. Variación de la conductividad molar en función de la raíz cuadrada de la concentración.

Kholrausch encontró también que la conductividad molar a dilución infinita de una solución puede ser expresada como la contribución de cada uno de los iones presentes (ley de Kholrausch de migración iónica independiente):

[pic 4]

Donde λi es la conductividad molar a dilución infinita del ión i y νi es su carga.

De manera que es posible determinar el valor de conductividad molar a dilución infinita de un electrolito débil de manera indirecta determinando este valor para electrolitos fuertes mediante extrapolación ya que éstos últimos presentan la relación lineal descrita anteriormente. Para el caso del ácido acético, dicho parámetro puede ser calculado así:

[pic 5]

La constante de disociación puede ser calculada así:        

[pic 6]

Donde Λm es la conductividad molar de un electrolito completamente disociado y Λm0 es la conductividad molar a dilución infinita.

Cuando el ácido acético está en disolución, su disociación ocurre de la siguiente forma y puede ser descrita en función del grado de disociación:

[pic 7]

La constante de acidez Ka se define como:

[pic 8]

Donde a es el coeficiente de actividad de cada una de las especies. Este coeficiente se asume igual a 1 cuando se trabaja con soluciones diluidas, en cuyo caso la constante de acidez podría expresarse como:

[pic 9]

1. Procedimiento

1. Reactivos

Se prepararon disoluciones de cloruro de Sodio 0,057 M, ácido clorhídrico 0,040M , ácido acético 0,161M y acetato de sodio 0,171 M

b. Procedimiento: 

Para la práctica se utilizó una celda de vidrio en agitación constante donde se adicionaban 50 mL de agua desionizada, y 1 mL de la solución de Ácido acético. Se utilizó un conductimetro y un software especial  para determinar la conductividad de la celda, este software tomaba  101 medidas de conductividad  y calculaba el promedio y desviación estándar de los datos.

Se realizaron diferentes adiciones de  1 mL de ácido acético a la celda, esto se hizo hasta completar 10 datos (10mL).

Para las soluciones de acetato de sodio y  cloruro de sodio se realizó el mismo procedimiento, para el ácido clorhídrico se adicionaron alícuotas de 0,5 mL por cada medida  debido a su alto grado de disociación por ser un ácido fuerte.

1. Resultados y análisis

Utilizando los datos de conductividad recopilados durante la práctica y  concentración utilizada para cada solución problema se pudo determinar la conductividad molar de las soluciones y realizar siguientes gráficas.

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