A Lei de Ohm e Condutibilidade

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS INSTITUTO DE QUÍMICA

FÍSICO-QUÍMICA EXPERIMENTAL II

Efeito da Concentração sobre a Condutividade Específica,

Ponte de Wheatstone de Corrente Alternada

Discentes: Lucas Francisco Franca

Maria Eduarda Fideles Pereira Docente: Prof. Dr. Martin S. Barbosa

Goiânia, 08 de maio de 2023

1. Introdução

Soluções eletrolíticas são formadas por eletrólitos quando dissolvidos em água, ou em outro solvente adequado, que conduz corrente elétrica. Nesse caso, ocorrendo uma ionização quando se tem uma molécula e passa a ter íons, e dissociação quando tem compostos iônicos para íons. O formador do eletrólito que constitui a solução, pode ser eletrólitos fortes como sais inorgânicos, hidróxidos alcalinos e alcalinos terrosos ou eletrólitos fracos como ácidos orgânicos e bases inorgânicas.^[1]

Para medir a condutividade de uma solução eletrolítica é preciso entender os fatores que alteram o sistema durante a medida, como a velocidade dos íons de carga oposta, aparecimento de gradientes de concentração e a eletrólise nos eletrodos. Portanto, para eliminar os efeitos, usa-se corrente alternada e eletrodos de platina, e a célula de condutividade é colocada em ponte de Wheatstone^[2]. A ponte é usada para encontrar a resistividade, e a partir dela é possível ser calculada a condutividade, sendo inversamente proporcionais.

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         Experimentalmente é possível perceber diferentes concentrações obtém-se diferentes condutividades, com o intuito de entender melhor a influência da solução eletrolítica é feito o cálculo da condutividade molar. Nesse caso, ela é a medida da capacidade de transportar corrente de uma dada quantidade de eletrólito, dependendo da carga, volume e atração eletrostática, utilizando a equação 2. [pic 4]

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Para eletrólitos fortes, quando maior a concentração, maior a quantidade de carga por volume, diminuindo a velocidade dos íons, aumentando a condutividade da solução. Isso está relacionado a dissociação completa, sendo possível prever o comportamento utilizando a Lei de Kohlrausch, demonstrado na equação 3, em que Λ◦ é a condição mola limite, ou seja, c=0, e o K é a constante de Kohlrausch.

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1. Objetivo

Medir a condutividade de eletrólitos fracos e moderados em diferentes concentrações, e verificar a validade de Koahlrausch da L vs (Ce)1/2

1. Procedimento experimental

        

Procedimentos detalhados e descritos na referência “Universidade Federal de Goiás (UFG)” - Instituto de Química - “Físico Química experimental II (2022) páginas: 8 e 9. (Adaptado pelo Professor Dr.Matin Scwellberger Barbosa)

1. Resultados e discussões

A tabela 1 apresenta dados sobre a condutividade molar e a raiz da concentração nominal do ácido acético:

c^1/2 (mol/L)	Λm (S.cm^2/mol)
0,02236068	147,54
0,031622777	63,53
0,070710678	21,96
0,1	16,37
0,141421356	10,57
0,173205081	8,95
0,316227766	4,453

Tabela 1: raiz da concentração e condutividade molar das soluções de ácido acético

A partir de dessa tabela foi montado o gráfico 1 abaixo:

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Gráfico 2: Λm vs c1/2 de CH3COOH

Ao analisar o gráfico é possível notar que ele não possui uma linearidade, o que deixa isso mais nítido é que ao passar uma linha de tendência o fator R2 está bem longe de 1. Dessa forma, não é aplicável a relação feita por Kohlrausch evidenciando que a sua lei não engloba eletrólitos fracos (baixa ionização) como o ácido acético.

A seguir foi montada a tabela 2 e o gráfico correspondente com os dados relacionados as soluções de KCl:

c^1/5 (mol/L)	Λm (S.cm^2/mol)
0,0005	153,25
0,001	147,8
0,005	138,7
0,01	123,1
0,03	126,66
0,1	103,9

Tabela 2: raiz da concentração e condutividade molar das soluções de kCl

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Gráfico 2: Λm vs c1/2 de KCl

Esse segundo gráfico diferente do anterior apresenta uma relação bem mais linear com o fator R2 mais próximo de 1. Assim, é viável as previsões através dos parâmetros de kohlrausch para tal substância e possibilitando calcular a constante K e a condutividade molar na diluição infinita:

y = -407,09x + 142,17

Λm = Λm0 - kc1/2

Λm0 = 142,17

K = -407,09

Ainda por cima, é valido destacar que a enorme distinção entre o gráfico de ácido acético e cloreto de potássio é resultado da grande diferença do potencial de formarem íons entre as duas substâncias. Em que o KCl apresenta um grande Kps e o ácido um Ka extremamente baixo.

Em sequência, foi feita a titulação de uma solução de ácido acético com concentração desconhecida, mas que como descrito no procedimento experimental deve equivaler de três possíveis valore: 0,1; 0,5 ou 1,0 mol.L-1. Ademais, foi elaborado uma tabela com o volume de NaOH adicionado pela condutividade descrita no equipamento: