I.E.S. AGUILAR Y CANO

DEPARTAMENTO DE FÍSICA Y QUÍMICA

LOS MÉTODOS DE LA CIENCIA

ESTUDIO DE LA CONDUCTIVIDAD DE LAS DISOLUCIONES

I-INTRODUCCIÓN¿ Es el agua conductora de la corriente eléctrica? ¿Cómo dar una respuesta experimental a la anterior cuestión?Estas son las preguntas que originan el siguiente trabajo de investigación.El diseño experimental de partida consta de una fuente de alimentación de c.c. de voltaje variable (de 1.5 a 12 V), un portalámparas, una bombilla de 3.5 V y 0.3 A y cables de conexión, dispuestos como se muestra en el esquema:

Inicialmente comprobamos la eficacia del montaje estudiando la conductividad de algunos sólidos y disoluciones.Los resultados de esta experiencia se muestran en el siguiente apartado

1-1 Conductividad de sólidos

El vidrio no es conductor El aluminio es conductor

B

TABLA 1

Material cobre aluminio vidrio plomo hierro plástico

conductor x x x x

aislante x x

1-2 Conductividad de las disoluciones

El agua no es conductora La disolución de agua y sal si es conductora

TABLA 2

Disolución conductora aislante

agua destilada x

agua del grifo x

agua con azúcar x

agua con vinagre x

agua con sal x

agua con limón x

agua con bicarbonato de sodio x

agua con cola-cao x

OBSERVACIONES: En el agua con sal se obtienen burbujas en el polo negativo e igual ocurre en el agua con bicarbonato.

1-3 Factores que pueden afectar la conductividad de la disolución

1- Naturaleza del soluto2- Concentración de la disolución.3- Distancia entre los electrodos.4- Voltaje de la fuente de alimentación.5- Superficie sumergida de electrodos6- Temperatura de la disolución.7- Naturaleza de los electrodos.

1-4 Curvas de conductividadPara poder cuantificar los anteriores efectos sustituimos en el motaje

experimental inicial los siguientes elementos: La bombilla por un amperímetro, la palaca de petri por una cubeta de plástico de forma prismática y mediante dos portalectrodos conectamos a dos electrodos de aluminio:

A partir de este montaje obtenemos la curva de conductividad de la disolución, variando el voltaje y anotando la intensidad medida en el amperímetro.Para obtener la curva de conductividad de una disolución de cloruro de sodio fijamos los siguientes valores: concentración 10 g/L; temperatura 20ºC ;superficie sumergida 0,5 cm2 ;distancia de electrodos 13 cm. Y obtenemos la siguiente tabla de valores:

TABLA 3V(V) 1,5 3 4,5 6 9 12

I (mA) 1 4 7 11 19 27

GRÁFICA 1

Conclusión:Existe una relación directa, no lineal, entre el voltaje y la intensidad.

1-5 Objetivos

Estudiar como influyen los factores descritos en el epígrafe 1-3 sobre la conductividad de una sisolución

2- Desarrollo experimental

2-1- Naturaleza del solutoPreparamos distintas disoluciones, todas de concentración 10 g/L y procedemos a obtener las curvas de conductividad como se describe en el apartado 1-4TABLA 4Los datos de la tabla se han obtenido para disoluciones de concentración de 10 g/L, con electrodos de aluminio a una distancia de 13 cm y con una superficie de electrodo sumergida de 0,5 cm2 y trabajando a 20ºC

disolución V(v) 1,5 3 4,5 6 9 12

cloruro de sodio I(mA) 2 8 15 23 40 50

cloruro de potasio I(mA) 3 10 17 25 41 60

carbonato de sodio I(mA) 1 4 7 11 19 27

sulfato de sodio I(mA) 0,6 3,5 6 9 17 30

ácido bórico I(mA) 0,1 0,2 0,3 0,4 0,6 0,9

0 3 6 9 12

0

4

8

12

16

20

24

28

V(V)

I(m

A)

GRÁFICA 2

Los datos obtenidos se representan en la siguiente gráfica:

Conclusión: La naturaleza del soluto influye en la conductividad de la disolución. Rn la gráfica se observa, que de las sustancias estudiadas, la mayor conductividad se obtiene para las disoluciones de cloruro de sodio y de potasio y la peor conductividad para las disoluciones de ácido bórico (ortobórico)

2-2- Concentración de la disolución

Preparamos disoluciones,de cloruro de sodio de diferentes concentraciones y procedemos a obtener las curvas de conductividad como se describe en el apartado 1-4

TABLA 5Los datos de la tabla se han obtenido para disoluciones de cloruro de sodio a latemperatura 20ºC ,superficie sumergida 0,5 cm2 y distancia de electrodos 13 cm.

concentración en g/L

V(v)1,5 3 4,5 6 9 12

5 I(mA) 1 5 10 15 25 35

10 I(mA) 2 10 17 25 41 60

15 I(mA) 3 15 27 38 70 80

20 I(mA) 5 18 34 50 80 110

0 3 6 9 12

0

15

30

45

60

cloruro de sodio

cloruro de potasio

carbonato de sodio

sulfato de sodio

ácido bórico

Regresión potencial, cloruro de sodioRegresión potencial, cloruro de potasioRegresión potencial, carbonato de sodio

Regresión potencial, sulfato de sodioRegresión potencial, ácido bórico

V(V)

I(m

A)

GRÁFICA 3

GÁFICA 4 En esta gráfica se puede observar como varía la intensidad con la concentración de la disolución a diferentes voltajes

Conclusión: La conductividad de la disolución de cloruro de sodio aumenta al aumentar la concentración. Como se puede observar en la gráfica 4 dicho aumento no es lineal para todas las d.d.p. estudiadas

0 3 6 9 12

0

25

50

75

100

125

V(V)

I(m

A)

0 5 10 15 20

0

25

50

75

100

125

c( g/L)

I(m

A)

2-3- Variación de la conductividad con la superficie de electrodo sumergidaLo electrodos de los que se disponen tienen un ancho de 1 cm , de forma vertical se señalan, con ayuda de una regla marcas en un intervalo de 1 cm. Los dos electrodos se separan, por su parte superior, con un taco de madera de tal manera que quedan separados una distancia de 2 cm. Los electrodos y el taco se sujetan mediante unas pinzas de bureta. La disloción se dispone en un baso de precipitados. El montaje experimental se muestra en las fotografías:

Disposición de los electrodos

Montaje experimental

TABLA 6Los valores de la tabla 6 se han obtenido a una temperatura 20ºC, distancia de electrodos 2cm para una disolución de cloruro de sodio de 10 g/L

superficie cm2 V(v) 1,5 3 4,5 6 9 12

1 I(mA) 18 80 120 180 300 410

2 I(mA) 15 80 150 220 380 -

3 I(mA) 50 140 250 390 --- ---

4 I(mA) 60 180 340 490 ---- ----

5 I(mA) 70 220 400 ----- ---- ----

GRÁFICA 5En la gráfica se muesta las curvas de conductividad para diferentes superficies de electrodos

GRÁFICA 6 En la gráfica se muestra la variación de la intensidad con la superficie del elctrodo para diferentes d.d.p.

Conclusión: Se observa una fuerte variación en los valores obtenidos de la intensidad de la corriente que circula por la disolución al variar la superficie del electrodo.

0 3 6 9 12

0

100

200

300

400

500

V(V)

I (m

A)

0 1 2 3 4 5

0

100

200

300

400

500

S ( centímetros cuadrados)

I (m

A)

2-5- Variación de la conductividad con la distancia de los electrodos

Procedemos como en el apartado 1-4 variando la distancia de los electrodos.

TABLA7

Disolución de cloruro de sodio de concentración 10 g/L; temperatura 20ºC; superficie sumergida 0,5 cm2 y d.d.p. de 3 V

d (cm) 2 4 6 8 10 12

I (mA) 300 190 160 140 120 100

GRÁFICA 7

En la gráfica se muestra la variación de la intensidad con la distancia de los electrodos

Conclusión : El aumento de distancia de los electrodos dificultad la conducción de la corriente eléctrica por la disolución

0 2 4 6 8 10 12

0

50

100

150

200

250

300

Título principal

d (cm)

I (m

A)

2-6- Variación de la conductividad con la temperatura de la disolución

distancia de electrodos 2 cm superficie 2 cm2 concentración 10 g/L

disolución t(º) 20 30 40 50 60 70 80 90 100

cloruro de sodio I(mA) 70 90 100 110 130 140 160 180

cloruro de potasio I(mA 90 100 120 140 160 180 200 210 190

carbonato de sodio I(mA 14 16 19 24 31 70 100 250

sulfato de sodio I(mA 0.11 1.4 1.2 2.2 2 8 15 38

ácido bórico I(mA) 0.5 0,5 0,6 0,7 0,8 1 1,2 1,5

Conclusión: El aumento de temperatura favorece la conductividad de las disoluciones

2-7- Variación de la conductividad con la naturaleza de los electrodos

Los datos de la tabla se han obtenido para disoluciones de cloruro de sodio a latemperatura 20ºC ,superficie sumergida 0,5 cm2 y distancia de electrodos 13 cm

Electrodos V(v)1,5 3 4,5 6 9 12

Aluminio I(mA) 2 8 15 23 40 50

Cobre I(mA) 4 6 15 21 35 60

Cinc I(mA) 5 13 22 31 60 90

Plomo I(mA) 3 5 14 21 37 60

Hierro I(mA) 5 13 20 28 45 70

Conclusión: No se observa una diferencia muy significativa en la conductividad de la disolución al variar la naturaleza de los electrodos.

3- Conclusiones

Las conclusiones parciales obtenidas en cada una de las experiencias están de acuerdo con la teoría iónica de Arrhenius.

AUTORESJesús Aires, Jesús Fernández,Aida González, José Mª Haro, Juan Elias Maireles, Antonio Jesús Arteaga,Israel Barrionuevo,Jes u Rodríguez, Jesús Aguilar,Mªś Carmen Borrego, Enrique Moreno, José Manuel Ortega,Jesús Pérez, Jesús Rodríguez,Samuel Rodríguez.

20 40 60 80 100

0

50

100

150

200

250

I (m

A)