Fórmula de conductancia equivalente

La electroquímica incluye el concepto de conductancia equivalente, que es la conductancia de un volumen de solución que contiene un equivalente de un electrolito. Estudiemos la idea de la fórmula de conductancia equivalente.

Conductancia equivalente

El término «conductancia equivalente» se refiere a la conductancia (o «poder conductor») de todos los iones (de una solución) creados al disolver un gramo equivalente de un electrolito en una solución específica.

Podemos afirmar que la conductancia de una solución electrolítica está influenciada por la concentración de iones presentes en la solución. Tener resultados comparables para varios electrolitos es beneficioso. Está representado por el símbolo ∧ _e . A partir de la conductancia específica, se calcula la conductancia equivalente.

La unidad de conductancia equivalente es ohm ^-1 cm ² eq ^-1 .

La fórmula de conductancia equivalente es la siguiente:

∧ mi ₌ K × V

Dónde,

• ∧ _e = Conductancia equivalente,
• K = Conductancia Específica (Recíproco de Resistencia Específica),
• V = Volumen (en ml) de 1 g de electrolito equivalente.

También,

∧ mi ₌ (K × 1000) / norte

Dónde,

N = Normalidad

Derivación de conductancia equivalente

Conductancia de V cm ³ = ∧ _e

Conductancia de 1 cm ³ = K

Por lo tanto, ∧ _e = K × V … (Ecuación 1)

Somos conscientes de que la siguiente ecuación proporciona información sobre la normalidad de una solución (N).

N = (n/V) × 1000

∴ V = (1000 × n) / norte

Número de equivalentes, n = 1, para la solución electrolítica mencionada anteriormente.

V = 1000 / norte

Valor de sustitución de V en la Ecuación 1,

∴ ∧ mi ₌ (K × 1000) / norte

Conductores y Aislantes

Los conductores son sustancias que hacen que sea simple y sin obstáculos que los electrones pasen de un extremo al otro. Los conductores contienen cargas eléctricas en forma de electrones, lo que facilita el libre movimiento de los electrones.

Por otro lado, los aislantes son el tipo de sustancias que obstruyen el fácil movimiento de los electrones de un extremo a otro. Cualquier carga que se transfiera a través de un aislador solo se asienta en el punto donde los dos materiales se juntan por primera vez; no se expande hacia afuera.

Conductancia equivalente a dilución infinita

El valor de la conductancia equivalente aumenta a medida que la solución se vuelve más diluida a medida que aumenta la ionización, o la cantidad de iones en una solución. Sin embargo, llega un punto en el que es imposible diluir más las soluciones, lo que significa que no tiene ningún impacto en la concentración de la solución. La dilución infinita es el nombre que se le da a la idea entera cuando cesa la dilución.

Dado que una solución ya tiene la cantidad máxima de solvente que se puede agregar, la dilución infinita es la condición en la que no se puede lograr una mayor concentración con cualquier cantidad de dilución. En esta condición de dilución infinita, todos los iones están completamente disociados.

Ley de Kohlrausch

De acuerdo con la ley de Kohlrausch, cada ion contribuye significativamente a la conductancia equivalente del electrolito a una dilución infinita cuando se completa la disociación, independientemente del tipo de ion con el que esté asociado. El valor de la conductancia equivalente a dilución infinita para cualquier electrolito es la suma de las contribuciones de sus iones constituyentes (cationes y aniones). Por lo tanto, podemos interpretarlo en el sentido de que «la conductividad de los iones de un electrolito en una dilución infinita es constante y no depende de la naturaleza de los co-iones».

λ ^∞ _eq = λ ^∞ _c + λ ^∞ _un

Dónde,

• λ ^∞ _eq = Conductividad molar al infinito de la dilución,
• λ ^∞ _c = Conductividad del catión al infinito de la dilución,
• λ ^∞ _a = Conductividad del anión al infinito de la dilución.

El término «conductividad molar limitante» se refiere a la conductividad molar que existe cuando la concentración de electrolito es casi cero.

Cuando se mantiene entre dos electrodos con una unidad de área de sección transversal y una unidad de distancia, el volumen de la solución que conduce y también contiene un mol de electrolito se conoce como conductividad molar. La conductividad molar aumenta a medida que disminuye la concentración. El volumen que constituye un mol de electrolitos aumenta, lo que resulta en un aumento de la conductividad molar. Cuando la concentración de electrolito se acerca a cero, la conductividad molar se conoce como conductividad molar límite.

Usos de la Ley de Kohlrausch

1. La conductividad molar a dilución infinita para los electrolitos débiles se determina mediante la ley de Kohlrausch. Calcular la conductividad molar de electrolitos débiles a una dilución infinita es muy difícil o imposible. debido a la conductancia extremadamente baja de este tipo de soluciones y al hecho de que la disociación de estos electrolitos es incompleta incluso en diluciones altas.
2. La solubilidad de una sal moderadamente soluble se determina usando la ley de Kohlrausch. Algunas sales se denominan sales débilmente o escasamente solubles porque solo se disuelven ligeramente en agua. Por ejemplo, cloruro de plata, sulfato de plomo, sulfato de bario, etc.
3. El término «conductividad molar limitante» se refiere a la conductividad molar que existe cuando la concentración de electrolito es casi cero. Podemos calcular la conductividad molar límite de un electrolito usando la ley de Kohlrausch.

conductividad molar

La conductividad molar, que puede determinarse por la fuerza iónica o la concentración de sal de una solución, es la conductancia de una solución que contiene un mol de electrolito. Por lo tanto, no es una constante. 

La conductividad molar, entonces, es la suma de las conductividades de todos los iones producidos cuando se disuelve un mol de electrolito en una solución. La capacidad de un electrolito para transmitir electricidad en una solución generalmente se evalúa utilizando la propiedad de una solución de electrolito llamada conductividad molar. Por lo tanto, no es una constante. La unidad de conductividad molar es Sm ² mol ^-1 .

La siguiente expresión se utiliza para representar numéricamente la conductividad molar:

µ = K/C

Dónde,

• K = conductividad específica,
• C = la concentración de moles por litro.

Factores que afectan la conductividad equivalente

• Temperatura: a medida que aumenta la temperatura, se producen más iones, lo que da como resultado un aumento en la conductancia de una solución electrolítica.
• Los electrolitos fuertes se ionizan por completo, produciendo más iones como resultado de lo cual tienen conductividades más altas.
• Por otro lado, los electrolitos débiles solo experimentan una ionización parcial, lo que resulta en bajas conductividades en sus soluciones.
• Tamaño iónico y movilidad: a medida que crece el tamaño de un ion, también lo hace su movilidad y su conductividad también disminuye.
• Debido a la composición y viscosidad del solvente, la movilidad iónica se reduce en solventes más viscosos. En consecuencia, la conductividad disminuye.

Ejemplos de preguntas

Pregunta 1: ¿Qué significa conductancia equivalente en química?

Respuesta :

La conductancia equivalente de un electrolito se define como la conductancia de un volumen de solución que contiene un peso equivalente de sustancia disuelta cuando se coloca entre dos electrodos paralelos separados por 1 cm y lo suficientemente grandes como para contener toda la solución entre ellos.

Pregunta 2: Escriba dos factores que afecten la conductividad equivalente.

Respuesta :

Factores que afectan la conductividad equivalente:

1. Los electrolitos fuertes se ionizan por completo, lo que resulta en la producción de más iones y conductividades más altas.
2. Tamaño iónico y movilidad: La movilidad de un ion aumenta con su tamaño mientras que su conductividad disminuye.

Pregunta 3: Enumere las situaciones en las que se aplica la ley de migración de iones independientes de Kohlrausch.

Responder:

Para electrolitos débiles, se utiliza para determinar la conductividad molar límite, el nivel de disociación y la constante de disociación. También se emplea en el cálculo de la solubilidad de la sal.

Problemas de muestra

Problemas 1: Una solución salina de 0,7 N colocada entre dos electrodos de platino separados por 2 cm y cubriendo un área de 6 cm ² tiene una resistencia de 25 ohmios. calcular la conductividad equivalente.

Solución:

Ya que,

∧ mi ₌ (K × 1000) / norte

∴ ∧ _e = 1/25 × 2/6 × 1000/0,7

∴ ∧ _e = 0,04 × 0,33 × 1428,5

∴ ∧ _e = 18,8562 ohm ^-1 cm ² eq ^-1

Problemas 2: Se encuentra que una solución salina en N/10 tiene una resistencia de 1.2 × 10 ³ ohmios. Calcule la conductancia equivalente de la solución. 1,5 cm ^-1 es la constante de celda.

Solución:

Ya que,

∧ mi ₌ (K × 1000) / norte

K = constante de celda × conductancia

∴ K = 1,5 × (1/1,2 × 10 ³ )

∴ K = 1,25 × 10-3

∧ _e = K × 1000 / N

∴ ∧ _e = 1,25 × 10 ^-3 / (1/10)

∴ ∧ _e = 1,25 × 10 ^-3 / 0,1

∴ ∧ _e = 12,5 × 10 ^-3 ohm ^-1 cm ² eq ^-1

Problemas 3: Calcular el volumen de la solución si la conductancia equivalente es 10,255 ohm ^-1 cm ² eq ^-1 y la conductancia específica es 2,17 cm ^-1 ohms ^-1 .

Solución:

Ya que,

∧ mi ₌ K × V

∴ V = ∧ mi _/ K

∴ V = 10.255 / 2.17

∴ V = 4,7258 

Problemas 4: Calcular la conductancia equivalente si la conductancia específica es 1,83 cm ^-1 ohmios ^-1 y el volumen de la solución es 3,91 ml.

Solución:

Ya que,

∧ mi ₌ K × V

∴ ∧ mi ₌ 1,83 × 3,91

∴ ∧ _e = 7,1553 ohm ^-1 cm ² eq ^-1

Problemas 5: Se descubre que una solución salina en N/100 tiene una resistencia de 5,21 × 10 ³ ohmios. Calcule la conductancia equivalente de la solución. La constante de celda es 3,71 cm ^-1 .

Solución:

Ya que,

∧ mi ₌ (K × 1000) / norte

K = constante de celda × conductancia

∴ K = 3,71 × (1/5,21 × 10 ³ )

∴ K = 0.7120 × 10 ^-3

∧ _e = K × 1000 / N

∴ ∧ _e = 0.7120 × 10 ^-3 / (1/100)

∴ ∧ _e = 0.7120 × 10 ^-3 / 0.01

∴ ∧ _e = 71,2 × 10 ^-3 ohm ^-1 cm ² eq ^-1

Problemas 6: Calcular la conductancia equivalente si la conductancia específica es 3,11 cm ^-1 ohms ^-1 y el volumen de la solución es 2,95 ml.

Solución:

Ya que,

∧ mi ₌ K × V

∴ ∧ mi = _3,11 × 2,95

∴ ∧ _e = 9,1745 ohm ^-1 cm ² eq ^-1

Problemas 7: Si la conductancia equivalente es 2.916 × 10 ³ ohm ^-1 cm ² eq ^-1 y la conductancia específica es 2.87 cm ^-1 ohms ^-1 entonces calcule el volumen de la solución.

Solución:

Ya que,

∧ mi ₌ K × V

∴ V = ∧ mi _/ K

∴ V = 2,916 × 10 ³ / 2,87

∴ V = 1.0160 × 10 ³

Problemas 8: Calcular λ _m para Cacl ₂ si λCa ²⁺ = 137,0 Scm ² mol ^-1 y λcl ^– = 65,9 Scm ² mol ^-1 .

Solución:

Ya que,

λ ^o _m Cacl ₂ = λ ^o Ca ²⁺ + 2λ ^o cl ^–

∴ λ ^o _m Cacl ₂ = 137 + (2 × 65,9)

∴ λ ^o _m Cacl ₂ = 137 + 131,8

∴ λ ^o _m Cacl ₂ = 268,8 Scm ² mol ^-1

Problemas 9: Calcular λ ^o _m para MgSO ₄ si λ ^o Mg ²⁺ = 119 Scm ² mol ^-1 y λ ^o SO ₄ ^2- = 241 Scm ² mol ^-1 .

Solución:

Ya que,

λ ^o _m MgSO ₄ = λ ^o Mg ²⁺ + λ ^o SO ₄ ^2-

∴ λ ^o _m MgSO ₄ = 119 + 241

∴ λ ^o _m MgSO ₄ = 360 Scm ² mol ^-1