Conductimetría
La conductimetría és un método d'anàlisis químic que té com a base la conductivitat que presenten les dissolució iòniques. Este tipo de dissolució, en dispondre de ions lliures (cationes i aniones) que poden moure's lliurement en el sí de la dissolució, presenten conductivitat, sent dits ions els responsables de la transferència de la càrrega entre dos electrodos. La conductivitat elèctrica de les dissolució, és per tant, un fenomen de transport en el qual la càrrega elèctrica (en forma d'electrons o ions) es mou a través d'un sistema i el seu valor depén del número de ions presents en la dissolució (concentració dels electròlits) i de la movilitat d'estos en el dissolvent, per lo que, en bona part, està afectada per la càrrega dels ions, el seu tamany i la temperatura de la dissolució.[1]
L'ocupació de la conductimetría en química està relacionat en el seguiment i control de certes reaccions iòniques en mijos disociantes, com l'aigua i com a indicador del punt final de certes valoracions volumètriques en que es troben involucrats ions en diferent conductivitat específica. [2] A voltes, també s'utilisa la conductimetría com a método aproximat de determinació de les concentracions salines en les aigües naturals.[3]
Fonamente
[editar | editar còdic]Les dissolució electrolítiques permeten el pas de la corrent elèctrica quan dos electrodos situats en l'interior de la dissolució, se someten a una diferència de potencial. La llei que rig la conductivitat elèctrica de les dissolució iòniques és la mateixa que per a qualsevol conductor, és dir la conductivitat de les dissolució esta conforme a la llei de Ohm, que establix que “L'unitat de potencial és el volt, que és la força electromotriz necessària per a que passe un amperi a través d'una resistència d'un ohm” o lo que és lo mateix:
sent la diferència de potencial, mida en volts, imposta entre els dos electrodos; és laresistència oferida pel conductor, en este cas la dissolució, expressada en ohms i és l'intensitat de la corrent que circula per, en este cas, la dissolució. És dir, quant major siga la càrrega elèctrica, major serà intensitat detectada entre els dos electrodos a una resistència constant.
Al contrari de lo que ocorre en els conductors metàlics o electrònics, en el cas de les dissolució electrolítiques, són els ions, que en poder desplaçar-se en el sí de la dissolució, els que transporten l'electricitat. La facilitat de transport, o siga, la conductivitat de la dissolució, dependrà de la velocitat dels ions, de la càrrega, de la viscosidad del mig en el que es mouen i del seu tamany.[1]
En les mides de conductivitat de les dissolució (conductimetría), es medix la resistència que presenten els ions presents (cationes i aniones) al pas de la corrent. Esta resistència, com en qualsevol atre conductor, depén de la llongitut i de l'àrea i d'un coeficient de proporcionalitat denominat, resistividad específica, ρ.
Sent la conductivitat específica, κ, l'inversa de la resistividad específica:
Esta resistividad específica és característica de cada dissolució i depén la concentració total de ions, de la temperatura i de la càrrega d'estos. ya que en una dissolució pot haver diferents ions i diferentemente carregats, en la pràctica s'utilisa la conductivitat total de la dissolució, en lloc de la conductivitat específica de cada ion. Esta s'expressa com:
utilisant com a unitats el siemens per metro (S. m-1), ya que el siemens (S) és l'unitat de mida de la conductància en el sistema internacional de mides (SI). Un siemens (S) és l'inversa del ohm, Ω (S = 1/Ω). En les mides de laboratori químic, el S.m-1 és una unitat relativament menuda. A títul d'eixemple, una dissolució no molt diluïda de KCl, de 0,745 g en un litro d'aigua pura (dissolució 0,01 M) presenta un conductivitat de 0.1408 S. m-1 a 25 °C.[4] Açò fa que generalment les medicions es facen en ms.cm-1 o en μS.cm-1. Per a l'eixemple anterior, açò seria 1,41 ms.cm-1 o 1408 μS.cm-1, que són valors molt més manejables.
Conductivitat equivalent i molar
[editar | editar còdic]La conductivitat específica, κ, que és lo que habitualment es medix en la conductimetría, no és un valor molt útil quan es tracta de dissolució, puix només es referix a un ion concret. Açò fa que el valor de κ no puga utilisar-se per a comparar la conductivitat de diferents soluts en solucions de diferent concentració, degut a que si una solució d'un electrolito té major concentració que una atra, la més concentrada tindrà major conductivitat per tindre més ions o si els soluts són diferents, inclús a igual concentració presentaran diferent conductivitat, ya que esta també depén de la naturalea dels ions (càrrega, tamany, etc.). Per a poder establir una comparació adequada, és necessari tindre en conte estes circumstàncies. És per això que habitualment s'utilise el terme de conductivitat equivalent, Λ, que es definix com la conductivitat específica multiplicada pel volum, en ml, que conté un equivalent gram d'electròlit[5] És dir:
a on c és la concentració de l'electròlit, expressada en equivalent gram per ml (o cm3). En conseqüència, com la conductivitat, κ, té unitats de S.cm-1 , les unitats de la conductivitat equivalent, vindran donades en S.cm2.equiv-1. ya que les unitats de concentració de les dissolució químiques solen donar-se referides al litro de dissolució (1000 cm3), l'equació anterior es pot substituir per:
a on N és la normalitat, és dir, el número d'equivalents gram per litro de dissolució.
L'ocupació de la normalitat en química com a mida de concentració està caent en desús, preferint-se, cada volta més, l'ocupació de la molaridad com a expressió de la concentració en les dissolució. En eixe cas, es pot definir la conductivitat molar, Λm, com la conductivitat específica multiplicada pel volum, en ml, que conté un mol d'electròlit.[5] Matemàticament, expressada en térmens de molaridad seria:
sent, ara, les unitats S.cm2.mol-1
Referències
[editar | editar còdic]- ↑ 1,0 1,1 Dies Penya, M.; Roig Muntaner, {{{nom2}}} (1975). «Cap. 32. Conductivitat electroquímica», Química Física (II), Madrit: Alhambra. ISBN 84-205-0575-7.
- ↑ Braun, R.D., "Chemical Analysis". Encyclopædia Britannica. Encyclopædia Britannica Online. Encyclopædia Britannica Inc., 2015, Web. 07 Dec. 2015.
- ↑ Reeve, Roger N. (2002). Introduction to environmental analysis (en Inglés), Chichester: John Wiley & Sons, pp. 59-60. ISBN 0-471-49295-7.
- ↑ Journal of the American Chemical Society.55(5)
- 1780–1800.ISSN 0002-7863.doi:10.1021/ja01332a005.Consultat el 2024-07-15.
- ↑ 5,0 5,1 Sharp, D. W. A, (1989). MIALL. Diccionari de Química, Madrit: Alhambra. ISBN 84-205-1737-2.
- Este artícul conté una traducció derivada de «Conductimetría» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.