REVISIÓN DE LITERATURA CONDUCTIVIDAD Y RESISTIVIDAD

INTRODUCCIÓN

La conductimetría es una técnica instrumental que tiene como objeto determinar la conductividad de las disoluciones de las sustancias llamadas electrolitos, las cuales se caracterizan por ser conductoras de la electricidad y por presentarse en las mismas el fenómeno de la ionización.

 En los primeros intentos para medir la conductividad de una disolución electrolítica se usó la corriente continua procedente de una batería, pero esta corriente producía la descomposición electrolítica en los electrodos de platino de la célula de conductividades, originando la polarización de los mismos.

El primero que midió satisfactoriamente las conductividades de disoluciones de electrolitos fue Kohlrausch, entre los años 1860-1870,  usando para ello corriente alterna. Puesto que un galvanómetro convencional no respondía a la corriente alterna, usaba como receptor un teléfono, que le permitía oír cuando se equilibraba el puente de Wheatstone.

Los instrumentos que se usan hoy día para medir la conductividad de las disoluciones lo que hacen, normalmente, es medir la resistencia de la disolución, R, al paso de la corriente, por comparación con una resistencia estándar

Propósito de la práctica

- Reconocer y calibrar un conductímetro y determinar TDS de muestras acuosas.

- Construir una curva de valoración conductimétrica ácido – base.

Hipótesis

- La presencia de iones conduce la corriente eléctrica y su magnitud está en función de la concentración iónica.

- Al cambiar la concentración de iones de una solución cambia la conductividad de la celda eléctrica según la Ley de Ohm que permite construir una curva de valoración.

REVISIÓN DE LITERATURA

CONDUCTIVIDAD Y RESISTIVIDAD

 La resistencia es la magnitud característica que mide la capacidad de un material para oponerse al flujo de una corriente eléctrica. También recibe el nombre de resistencia específica. La resistividad se representa por ρ y se mide en ohmio metro. (UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA, 2014)

La resistencia eléctrica R de un conductor de longitud L y una sección transversal uniforme con un área A se muestra a la derecha. La cantidad ρ es la resistividad eléctrica y es una propiedad de los materiales, con unidades de resistencia multiplicadas por longitud, ohm·m. Si la resistencia eléctrica R de una muestra es medida, la resistividad puede ser calculada a partir del relación ρ = R A / L. El inverso de la resistividad eléctrica es la conductividad eléctrica, σ. El inverso de ohm es una unidad llamada siemens (S). Por lo tanto, la conductividad eléctrica tiene unidades de S / m. Para el concreto, es conveniente expresar la conductividad en la milisiemens por metro o mS / m. (SEPMI, 2015)

(SEPMI, 2015)La resistencia de una porción de solución electrolítica puede ser definida de la misma forma que es definida para un conductor metálico por

R = ƿ(1/A)

Donde ƿ(ro) es la resistencia específica o resistividad, l la longitud (m) del medio conductor y A (m2) su área transversal.

A = πr2

El inverso de la resistencia, 1/R, se conoce como conductancia del medio, G, y el inverso de la resistencia específica se conoce como la conductividad:

ḳ = 1 / ƿ = l / RA

(PORRAS, 2013)La conductividad se expresa en Ω-1m-1 (OHM-1 metro-1) o S.m-1 (Siemens/metro); La unidad de medida de la conductancia en el Sistema internacional de unidades es el Siemens. Tanto la conductividad como la resistividad son propiedades intensivas; mientras la conductancia (G) y la resistencia (R) son propiedades extensivas. Así, en términos sencillos la conductividad eléctrica, ḳ, se puede definir como la capacidad de un medio o espacio físico para permitir el paso de la corriente eléctrica.

(UNAM, 2004)Cuando una diferencia de potencial eléctrico es impuesta entre los extremos de un conductor, las cargas que tienen libertad de movimiento comienzan a fluir, dando lugar a una corriente de cargas eléctricas; es decir, una corriente eléctrica. En este sentido, la conductividad se define como la razón o cociente entre la densidad de corriente y la fuerza del campo eléctrico, E.

i = I/A; I = (dq/dt); A, es el área transversal del conductor

La conductividad es una propiedad natural característica de cada sustancia o material y es más o menos dependiente de la temperatura. En metales, la conductividad disminuye al aumentar la temperatura, mientras en semiconductores, la conductividad se incrementa con el aumento de temperatura. En solución, el comportamiento es similar al de los metales; al aumentar la temperatura, aumenta la conductividad.

La conductividad en medios líquidos (Disolución) está relacionada con la presencia de sales en solución, cuya disociación genera iones positivos y negativos capaces de transportar la energía eléctrica si se somete el líquido a un campo eléctrico. Estos conductores iónicos se denominan electrolitos o conductores electrolíticos. (SEPMI, 2015)

La conductividad la definen también como conjunto de eventos que ocurren en disoluciones iónicas al ser sometidas a un campo eléctrico sometidas a un campo eléctrico alterno. (PORRAS, 2013)

CUADRO: Valores representativos de la resistividad (UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA, 2014)

INSTRUMENTAL

 La conductividad puede ser determinada mediante la aplicación de una corriente alterna (I) óptima determinada, entre dos electrodos, generalmente de platino, sumergidos en la solución en estudio, y el voltaje resultante es medido (V). Durante este proceso, los cationes migran hacia el electrodo negativo (cátodo) y los aniones migran hacia el electrodo positivo (ánodo); así, la solución actúa como un conductor eléctrico. El conductímetro en realidad mide la conductancia. (UNAM, 2004)

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La conductividad es entonces calculada a partir del valor de conductancia y el valor de constante de celda.

 Conductividad = constante de celda x conductancia.

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FIGURA: La medida de la resistencia eléctrica de una disolución como base de la medida de la conductancia. (UNAM, 2004)

Nota: La corriente circulante se ajusta de tal forma que el potencial medido (E) es igual a el potencial de referencia (Er). (Aproximadamente ± 200 mV).

Constante de Celda

(PORRAS, 2013)La constante de celda es el cociente entre la distancia (d) entre los electrodos y el área de los mismos.

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Calibración

(UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA, 2014)La calibración constituye la determinación de la constante de celda; requerida para la conversión de las medidas de conductancia a conductividad.

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FIGURA: Las técnicas y métodos de la química analítica –Curvas de Calibración (PORRAS, 2013)

Solución estándar

(PORRAS, 2013) Esta es una solución de conductividad conocida que es empleada para determinar la constante de celda.

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FIGURA: Soluciones estándar de conductividad (PORRAS, 2013)

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