Instituto de Qumica Departamento de Fsico Qumica

UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA

Relatrio de PrticaMona Campos, Rafael Claudino e Renato Carvalho

Eletroqumica - Condutividade

Salvador, 25 de Novembro de 2014

SUMRIO1.Introduo32.Objetivos43.Toxicologia44.Materiais e Reagentes45.Procedimento Experimental56.Resultados e discusses57.Concluso108.Referncias10

Introduo

No ramo da eletroqumica, podem-se dividir as solues em dois modos: no eletrolticas (ausncia de cargas quando submetidas a uma diferena de potencial) e eletrolticas (permite ionizao ou dissociao, formam espcies responsveis pela conduo de eletricidade).A condutncia de um eletrlito a medida da corrente que ele capaz de produzir. Como uma soluo eletroltica no uma soluo neutra, a carga conduzida pelos ons, fazendo com que a condutncia de um eletrlito tenha dependncia da quantidade ou proporo de carga que cada on pode produzir.As solues eletrolticas podem ser de eletrlito forte ou fraco. No primeiro caso, o soluto est totalmente ionizado ou dissociado e a concentrao dos ons em soluo proporcional concentrao do eletrlito forte; Friedrich Kohlrausch verificou que proporcionalidade dada da seguinte forma:

Onde, a condutividade equivalente, a condutividade equivalente diluio infinita, A uma constante emprica que no depende da natureza do eletrlito, apenas da estequiometria, e c que a concentrao. Para os eletrlitos fracos (que no esto totalmente ionizados em soluo), a condutncia molar segue a lei de diluio de Ostwald:

Os ons se movimentam em soluo normalmente de forma randmica, mas a partir da aplicao de um campo de fora, os nions migram para o polo positivo e os ctions para o polo negativo. A fora de atrito que retarda esse movimento leva em conta a viscosidade do solvente () e o raio hidrodinmico do on (). dada por:

Quando a fora de atrito e a fora que impulsiona os ons se anulam, tem-se uma velocidade terminal. A velocidade de migrao proporcional ao campo eltrico, levando-se a concluir que a mobilidade inica () est relacionada diretamente carga do on () dada por:

Nota-se que a mobilidade inversamente proporcional viscosidade do solvente e ao raio hidrodinmico. A condutividade depende dessa mobilidade, e pode ser dada por:

Sendo o coeficiente estequiomtrico e Na o nmero de Avogadro.Objetivos

Estudar os fatores que afetam a condutividade inica Determinar a viscosidade e o tamanho dos ons

ToxicologiaCloreto de Potssio: Produto no perigoso.Sulfato de Magnsio: Em contato com cidos podem liberar gases txicos. Ambos os reagentes podem causar irritao nos olhos e na pele em contato prolongado.Sulfato de Cobre: venenoso se ingerido. Em contato com o fogo pode gerar gases venenosos. A inalao do p venenosa.Sulfato de Zinco: Nocivo por ingesto. Muito txico para os organismos aquticos.

Materiais e Reagentes

Fsico Qumica C Relatrio de Condutividade

Parte A

ReagentesConcentrao

Soluo de acar15, 25, 50, 75 e 100 g/100 ml

Soluo KCl0,1 mol/L

gua pura-

MateriaisQuantidade

Seringa com agulha1

Bquer 250 mL3

Cronmetro1

Condutivmetro1

Parte B

ReagentesConcentrao (mol/L)

Soluo MnSO40,1

Soluo CuSO40,1

Soluo ZnSO40,1

MateriaisQuantidade

Bquer 200 mL3

Condutivmetro1

Procedimento Experimental

Parte A

Medir a condutividade da gua pura; Determinar a condutividade de uma soluo 0,1 mol/L de KCl (colocar 100 mL de soluo); Encher uma seringa e medir o tempo de escoamento (livre) de 1 mL de gua pura e da soluo acima; Medir o tempo de escoamento e a condutividade das solues de acar contendo 1 mL de KCl.

Parte B Em bquer de 200 mL, colocar em torno de 50 mL de gua pura; Medir a condutividade da gua pura (50 mL), em seguida, adicionar de 10 em 10 mL da soluo 0,1 mol/L de MnSO4 , medindo a condutividade para cada adio, at que o volume total de soluo seja 100 mL; Repetir o procedimento acima, usando solues de CuSO4 e ZnSO4 na mesma concentrao.

Resultados e discusses

6.1. Parte A

A viscosidade de uma substncia proporcional ao tempo de escoamento. Portanto, pode-se calcular a viscosidade da substncia, tendo-se como referncia a viscosidade da gua (), definida como 1cp, e seu tempo de escoamento.Sendo a viscosidade:

Abaixo, a tabela com os dados coletados no experimento e com as viscosidades das solues j calculadas, conforme procedimento descrito acima:

Tabela 1 Dados experimentais e viscosidade calculada.SubstnciaTempo de Escoamento (s)Viscosidade (cp)Condutividade (S/cm)

gua Pura15,0071,0001,204

KCl(aq)15,0471,00313,17

Soluo de acar (10g)21,011,400129,6

Soluo de acar (15g)23,0041,533111,7

Soluo de acar (25g)34,0562,26988,5

Soluo de acar (35g)42,0252,80077,5

Soluo de acar (50g)60,0244,00043,4

O grfico abaixo relaciona a condutividade das solues com diferentes concentraes de acar e a viscosidade destas.

Grfico 1 Condutividade x Viscosidade das solues de acar

Nota-se que a relao no linear e que, com o aumento da viscosidade, a condutividade do meio diminui, ou seja, uma relao inversamente proporcional. Com o aumento da concentrao de acar no meio, a mobilidade diminui o que se acabar em diminuir a condutividade tambm.

6.2. Parte B

A tabela 2 apresenta os valores de condutividade encontrados para as solues de MgSO4, CuSO4, ZnSO4 e gua sem adio de eletrlitos. A concentrao da soluo calculada a partir da frmula:

Onde Csol a concentrao da soluo, o volume do sal adicionado, a concentrao da soluo do sal e o volume de gua (50 mL).

Tabela 2 Condutividade para as solues de sulfato de magnsio, cobre e zinco.Volume de soluo inicaConcentrao Condutividade (mS/cm)

(mL)(mol/L)MgSO4CuSO4ZnSO4

00,00000,9280,9280,928

100,01672,132,012,22

200,02863,243,143,4

300,03754,233,84,37

400,04444,784,335,09

500,05005,315,065,51

Pode-se perceber que os valores de condutividade para as diferentes solues dos sais so parecidos em todas as concentraes comparadas. Todos os nions tem carga -2 e os ctions carga +2. Os raios inicos desses ons tambm so semelhantes, fazendo com que atraiam praticamente a mesma quantidade de molculas do solvente, tendo, portanto, o raio hidrodinmico e a condutividade, parecidos.

Abaixo, apresentam-se os valores de condutividade molar, condutividade da soluo/concentrao da soluo inica, e a raiz quadrada da concentrao de cada soluo. A lei de Kohlrausch pode ser verificada ao se construir os grficos com essas grandezas; a partir da pode-se estimar a concentrao molar no limite da concentrao.

Tabela 3 Condutividade dos ons e Concentrao1/2Volume de soluo inicaConcentraoConcentrao1/2 Condutividade Molar / (mS.L / (mol.cm))

(mL)mol/L(mol/L)MgSO4CuSO4ZnSO4

00,00000,0000---

100,01670,1291127,80120,60133,20

200,02860,1690113,40109,90119,00

300,03750,1936112,80101,33116,53

400,04440,2108107,5597,43114,53

500,05000,2236106,20101,20110,20

Abaixo, apresentam-se os grficos que relacionam a condutividade molar e a raiz quadrada da concentrao de cada soluo inica:

Grfico 2 Relao entre condutividade molar e concentrao1/2 de MgSO4(aq)

Grfico 3 Relao entre condutividade molar e concentrao1/2 de CuSO4(aq)

Grfico 4 Relao entre condutividade molar e concentrao1/2 de ZnSO4(aq)

Todos os grficos apresentaram comportamento linear, como era previsto de acordo com a lei de Kohlrausch. Usando a equao aproximada da reta de cada grfico, pode-se determinar a condutividade quando a concentrao for zero.Abaixo, a tabela com os valores determinados a partir da extrapolao das retas:

SoluoRaio inicoCondutividade Molar limite

(mS.L / (mol.cm))

MgSO40,72154,46

CuSO40,73149,85

ZnSO40,74160,62

Esperava-se que com o aumento do raio inico houvesse um maior valor de condutividade molar. Isso se deve ao fato de que, quanto maior o raio inico, menor vai ser o raio hidratado, pois a fora de atrao capaz de atrair molculas do solvente se torna menor medida que o tamanho do raio aumenta; portanto, quanto maior o raio inico, maior a mobilidade e maior a condutividade.Nota-se pelos dados obtidos que a condutividade molar limite da soluo de CuSO4 menor que a condutividade da soluo de MgSO4. Observando o coeficiente de determinao de cada reta aproximada (explicitado nos grficos 2, 3 e 4), percebe-se que o R para os dados da soluo de CuSO4 maior que 0.9, porm menor que o coeficiente de determinao dos outros dois conjuntos de dados (MnSO4 e ZnSO4). Alguns erros experimentais podem ter ocorrido, e que se corrigidos poderiam resultar em um conjunto de dados melhor para se trabalhar, como a lavagem mais efetiva e cuidadosa do condutivmetro. A partir da, outra reta aproximada seria criada e a extrapolao da mesma possivelmente permitiria um resultado mais fidedigno teoria, que seria a condutividade molar da soluo de CuSO4 maior que a de MgSO4 e menor que a de ZnSO4.

Concluso

Foi possvel verificar a relao entre a viscosidade e condutividade de uma soluo na Parte A do experimento. uma relao no linear e inversa, que se tornou clara ao se fazer a anlise pelo grfico originado com os dados coletados.Na Parte B alguns erros experimentais foram determinantes para a no obteno de todos os resultados esperados; contudo, a anlise dos grficos e relaes matemticas apresentadas permitiu um estudo satisfatrio do comportamento dessas solues.

Referncias

Brown, LeMay, Bursen, Qumica: a cincia central. 9 Edio. So Paulo: Pearson Education do Brasil, 2005, 992p.

Gilbert W. Castellan. Fundamentos de Fsico-Qumica. 6 edio. Rio de Janeiro: LTC, 1996 Volume 1.

P. W. Atkins, J. de Paula. Fsico-Qumica. Vol 2. 8 Edio. LTC Editora, Rio de Janeiro.

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FISPQ Sulfato de Magnsio. Superqumica Comrcio e Transporte Ltda

FISPQ Sulfato de Cobre. Quimidrol Comrcio Indstria Importao Ltda.

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