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*Conductividad y resistividad elctrica de algunos
materialesConductividad, : capacidad de la sustancia para
transportar carga elctricaresistividad
Valores medidos a 20oC y 1atm /(1cm1)/( cm)metalesCu6 1052
106disolucin de
electrolitosKCl(ac,1M)0.19semiconductoresCuO105105aislantesvidrio10141014
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*Conductividad elctrica de disoluciones de electrolitos+ el
gradiente de potencial elctrico entre los electrodos provoca
transporte de carga elctrica por los ioneslos cationes migran hacia
el electrodo negativolos aniones migran hacia el electrodo positivo
la conductividad de la disolucin depende de la concentracin de
electrolito dado que los iones transportan la carga al c a
concentracionesmuy elevadas: formacin de pares inicos
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*Conductividad molar: mLa conductividad molar vara con la
concentracin porque con la concentracin puede variar el grado de
disociacin del electrolito en sus iones las interacciones entre
iones (llegando a formarse pares inicos a conc.altas)Se observa una
variacin con la concentracinmuy diferente entreelectrolitos
fuertes
y
electrolitos dbilesLa conductividad molar expresa la capacidad
de una cantidad dada de soluto (por unidad de volumen) para
transportar carga elctrica
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*Conductividad molar de electrolitos fuertes Dilucin infinitano
interaccin obtenible por extrapolacinentre iones Concentracinla
interaccin entre moderadaiones de carga opuesta afecta su movilidad
ysu conductividad (co =1M)Ley de Kohlrausch S=const. lineal en
Concentracinformacin de pares la conductividad molar elevadainicos
disminuyeElectrolito fuerte: disociacin completa en sus
ionesaumenta la concentracin
KCl(ac) a 25oC y 1atmc / M 1cm1m
1cm2mol100(150)0.0010.0001471470.010.001411410.10.012912910.112112
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*Conductividad molar de electrolitos dbilesElectrolito dbil: La
conductividad depender del grado de ionizacin del electrolito ()
aumenta al disminuir la concentracin. (Notar: debe corresponder a
disociacin total, pero, algunos electrolitos no se disocian
completamente a dilucin infinita).
Ejemplo: disociacin de un cido dbil: Ley de dilucin de Ostwald
es lineal en cm = ordenada en el origen
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*Contribucin de los iones individuales a la densidad de corriente
Disolucin con dos tipos de iones:N+ cationes; carga= z+e -- N
aniones; carga= ze Electrodos a distancia l:E = /l campo elctrico:
afecta a cationes y aniones Fuerzas sobre un catin:(z+e)Ex acelera
al catin hacia el electrodo negativof v+,x fuerza de friccin que se
opone a su migracincuando se compensan velocidad de migracin cte:
v+,x Densidad de carga asociada a los cationes j+,, a los aniones
j, y total, jcarga que atraviesa el plano transversal central de la
figura, de rea A, migrando a velocidad v+,x
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*Contribucin de los iones individuales a la densidad de corriente
Disolucin general (B recorre todos los tipos de iones):Nmeros de
transporteLa densidad de corriente asociada a los iones B es
proporcional a: su carga molar: |zB|F su velocidad de migracin su
concentracin (veremos que la velocidad de migracin depende del
campo elctrico, del ion y el disolvente, T, P y concentracinCon slo
dos tipos de iones:electroneutralidad:medibles:Mtodo de Hittorf(ver
Levine)
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*Movilidad elctrica y conductividad elctrica de los ionesMovilidad
elctrica del ion B: uBPartiendo de:
y teniendo en cuenta que: las disoluciones electrolticas siguen
la ley de Ohm ( indep. del campo) y dada una concentracin
cBMovilidad elctrica del ion Bvelocidad de migracin cuando el ion
es sometido a un campo elctrico unidad.Es medible (ver
Levine).Conductividad elctrica del ion B: uBConductividad elctrica
del ion Bdepende de:su carga molarsu movilidadsu concentracin
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*Valores de movilidad de algunos iones en disolucin acuosa a
25oCsin campo elctricocon campo elctrico
IonH3O+Li+Na+Mg2+OHClBrNO3u105 (cm2V1s1
)36340.251.955.020679.181.074.0
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*Valores de movilidad de algunos iones en disolucin acuosa a
25oCContribucin de otros mecanismos a la movilidad El caso
particular de los iones H3O+ y OH : valores anormalmente altos
mecanismo propuesto para la migracin de la carga +: a. H3O+ unido a
3 molculas de H2O por puentes de Ha-c. un H del ion H3O+ se separa
y se une a un H2O vecina H H H H O H O O H O H H H H
propuesto para la migracin de la carga :
H H H H O + H O O H + O ++
IonH3O+Li+Na+Mg2+OHClBrNO3u105 (cm2V1s1
)36340.251.955.020679.181.074.0
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*Estimacin terica de movilidades inicas lmiteEstimacin de
movilidades inicas lmite (=a dilucin infinita) Fuerzas sobre un ion
B:.. fuerzas elctricas debida a otros iones = 0 a dilucin
infinita.. |zBe|E fuerza elctrica debida al campo elctrico
(-gradiente de potencial elctrico).. f vB fuerza de friccin sobre
el ion con nh molculas de hidratacin (se opone a su migracin);
puede estimarse usando la Ley de Stokes para el ion hidratado
Cuando ambas fuerzas se compensan la velocidad de migracin vB es
cte: no aplicable a H3O+ y OH permite estimar el radio de iones
hidratados El radio estimado de un ion pequeo puede ser grande siel
ion migra con un nmero elevado de molculas dehidratacin nh
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*Conductividad inica molarConductividad molar del ion B:(por
analoga con ) Dependencia de la concentracin m al c al igual que
las movilidades, debido a interacciones con otros iones Valores a
dilucin infinita (interacciones nulas) m transferibles de una
disolucin a otra tiles para estimar valores de m - notar los
valores anmalos de H3O+ y OH y el efecto de la carga Dependencia de
la temperatura
CatinH3O+NH4+K+Na+Ag+Ca2+Mg2+m (1 cm2 mol1
)350.073.573.550.162.1118.0106.1
AninOHBrClNO3CH3COOSO42-m (1 cm2 mol1
)199.278.176.371.440.8159.6
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*Conductividad inica molarRelacin entre m y m,B Electrolitos
fuertes: Electrolitos dbiles:Para algunos cidos =1; para otros, no
!
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