Fuerza Ionica Informe

FUERZA IONICA

RESUMEN

En esta práctica se pretende analizar y estudiar los efectos de las fuerzas iónicas de una solución por cambio en los coeficientes de actividad de los iones presentes de la sal en dicha solución. El desarrollo experimental se realizó en tres etapas: 1) Preparación de cada uno de los sistemas con (1 ± 0,0001) g de carbonato de calcio (CaCO3) y un volumen de (50 ± 1) ml de solución de nitrato de sodio (NaNO3) a diferentes concentraciones molares realizando un barrido desde 0,25M a 2,00 M para cada uno de los sistemas respectivamente, 2) Calentamiento constante entre 50 - 60 °C y agitación continua de las muestras durante una hora aproximadamente, luego se procede a un tiempo de reposo y posteriormente al filtrado por gravedad para obtener las soluciones sobrenadantes, 3) Utilizando una pipeta volumétrica se procede a titular (10 ± 0,02) ml de cada muestra utilizando como indicador NET (Negro de ericromo T) y como titulánte una solución de 0,005 M de EDTA (Acido Etilendiaminotetracético) hasta que la solución cambie de color rosa a azul. Se puede concluir que el coeficiente de actividad de una especie química es una medida de la efectividad con la que esta especie influye en el equilibrio en el que participa.

Palabras claves: Actividad iónica, titulación, coeficiente de actividad,

INTRODUCCIÓN

El objetivo principal de esta investigación práctica es la obtención de una constante de equilibrio en términos de actividad, puesto que en una solución de electrolitos, no es sólo la concentración de los iones, la que determina la desviación de la idealidad de la solución, sino también la influencia de la magnitud de sus cargas. Numerosos estudios han revelado que la magnitud del efecto electrolítico depende en gran medida de las cargas de las especies participantes en un equilibrio. Si solo reaccionan especies neutras, la posición del equilibrio es, en esencia, independiente de la concentración del electrolito; a su vez, cuando los compuestos son iónicos la magnitud del efecto del electrólito aumenta con la carga.

METODOLOGÍA

Inicialmente se preparan Beackers previamente limpios y secos con (1 ± 0,0001) g de carbonato de calcio (CaCO3), a los cuales se les incorpora un volumen de (50 ± 1) ml de solución de nitrato de sodio (NaNO3) tal y como se indica en la tabla 1, se colocan cada uno de los sistemas en una plancha de calentamiento a una temperatura de 50 - 60 °C durante una (1) horade a agitación continua, seguidamente se procedió a retirar los sistemas de agitación magnética, se esperan 10 minutos aproximadamente hasta que el sólido se asiente. Se procede a realizar un filtrado por gravedad obteniendo la solución sobrenadante se nivela el Ph a 10 luego se procede a titulando con solución de EDTA 0,005 M en presencia del indicador de NET.

RESULTADOS Y DISCUSIONES

Cuando las reacciones tienen lugar en soluciones de electrolitos excesivamente diluidas, el valor de K medido, coincide con Kº calculado a partir de

∆Gº de la reacción. A las concentraciones normalmente empleadas en el trabajo químico de rutina, los valores numéricos para K no son verdaderamente constantes para una reacción química determinada, sino que dependen de las condiciones de reacción y de la concentración de sus constituyentes. Las variaciones en el valor de K se deben a desviaciones en el comportamiento reactivo de las especies químicas, ósea, a desviaciones de lo que podría definirse como el comportamiento ideal. Así como un gas real puede apartarse del comportamiento ideal, muchas soluciones se apartan de ese comportamiento y cuanto más concentrada sea la solución, más se aleja del comportamiento ideal. Toda reacción reversible que involucra especies iónicas se desvía del comportamiento ideal debido a los efectos electrostáticos que se producen cuando la solución contiene cantidades apreciables de sustancias iónicas. Por ello es necesario introducir un factor de corrección, denominado coeficiente de actividad, que por lo general se representa por la letra f o por γ el cual relaciona la actividad y la concentración de las especies químicas participantes de la reacción.

A continuación se expone en la tabla 1 los datos utilizados durante la experiencia práctica.

Tabla 1. Diferentes sistemas de Carbonato de calcio (CaCO3) a diferentes fuerzas iónicas.

Sistema Masa de CaCO3

(m ± 0,0001) g Masa de NaNO3

(m ± 0,0001) g (96%) Concentración (mol / l) NaNO3

1 1,0025 1,1067 0,26

2 1,0410 1,1475 0,27

3 1,0000 2,1197 0,45

4 1,0133 3,2185 0,76

5 1,0065 4,4268 1,00

6 1,0015 5,5335 1,31

Se tomaron alícuotas de (50 ± 1) ml para las soluciones de nitrato de sodio (NaNO3) respectivamente.

Determinando las concentraciones de calcio presente en cada uno de los sistemas en estudio se obtuvieron los siguientes resultados mostrados en la tabla 2.

Tabla 2. Determinación de los volúmenes de titulante y concentración de iones calcio obtenidas.

Sistema Vol de EDTA

(v ± 1) ml Concentración de iones [Ca+2]

(mol / l)

1 1,9 0,0010

2 2,7 0,0014

3 25,0 0,0125

4 28,2 0,0141

5 36,3 0,0182

6 36,9 0,0185

Por otra parte se determino la fuerza iónica tomando en cuenta todas las especies presentes en la solución, dando como resultados los arrojados en la tabla 3.

Tabla 3.

Sistema Fuerza iónica en cada sistema (mol / l)

1 0,264

2 0,276

3 0,549

4 0,814

5 1,114

6 1,376

1.) Explicar cómo afecta la fuerza iónica al equilibrio de solubilidad de la sal.

El estudio de la fuerza iónica se determina entonces por la sumatoria de los productos de la molaridad de los iones existentes en solución, por la magnitud de sus cargas eléctricas elevada al cuadrado. Esto significa que iones con carga doble, tienen cuatro veces el efecto no ideal de un ion con una sola carga. Es por esto que la definición de fuerza iónica de una solución conduce a relaciones simples entre la concentración molar de un electrolito y su tipo de carga. Por lo general, la fuerza iónica de una solución es adimensional, pero si hay que expresar alguna unidad es la de la molaridad. Las fuerzas iónicas son aditivas, cuando una solución contiene dos o más solutos electrolitos fuertes, la fuerza iónica total de la solución es la suma de las fuerzas iónicas de los dos o más solutos presentes en la solución a medida que la fuerza iónica aumenta, el ion pierde algo de efectividad

...