Conductimetría

La ley de Ohm: “La unidad de potencial es el voltio, que es la fuerza electromotriz necesaria para que pase un amperio a través de una resistencia de un ohmio”.

${\displaystyle V=I\cdot R}$

Donde:

• ${\displaystyle V}$ es la tensión
• ${\displaystyle R}$ es la resistencia
• ${\displaystyle I}$ es la intensidad

Es decir, cuanto mayor sea la carga eléctrica de nuestra muestra, más intensidad detectaremos entre los dos puntos de diferente potencial, o electrodos, a una resistencia constante.

La conductividad eléctrica es un fenómeno de transporte en el cual la carga eléctrica (en forma de electrones o iones) se mueve a través de un sistema.

La carga fluye porque experimenta una fuerza electromotriz; lo que indica la presencia de un campo eléctrico ${\displaystyle E}$ en un conductor que transporta corriente. La conductividad (conductividad específica) ${\displaystyle K}$ de una sustancia está definida por:

${\displaystyle K={\frac {J}{E}}}$

Donde ${\displaystyle J}$ es la densidad de corriente y ${\displaystyle E}$ es el campo eléctrico. La inversa de la conductividad es la resistividad ${\displaystyle \rho }$:

${\displaystyle \rho ={\frac {1}{K}}}$

La conductividad es una medida de la respuesta de la sustancia a un campo eléctrico aplicado.

Para muchas sustancias, ${\displaystyle K}$ es independiente de la magnitud del campo eléctrico ${\displaystyle E}$ aplicado (por lo tanto, lo es también de la magnitud de la intensidad de corriente). Tales sustancias se dice que obedecen a la ley de Ohm, las disoluciones de electrolitos obedecen a la ley de Ohm, con la única condición de que ${\displaystyle E}$ no sea extremadamente alto y se mantenga en condiciones de estado estacionario. En estas condiciones, se puede considerar a la disolución como un conductor electrónico, que sigue la Ley de Ohm. Considerando un cierto volumen de una solución, la resistencia medida ${\displaystyle R}$ correspondiente vendrá dada por:

${\displaystyle R=\rho {\frac {L}{A}}}$

donde ${\displaystyle \rho }$ es la resistividad (en Ω · cm) de la solución, ${\displaystyle A}$ es el área a través de la cual se produce el flujo eléctrico (en cm²) y ${\displaystyle L}$ es la distancia entre las dos planos considerados en (cm).

Se define a la conductancia electrolítica (${\displaystyle G}$) como la magnitud recíproca de la resistencia:

${\displaystyle G={\frac {1}{R}}}$

cuya unidad en el SI es el Siemens (S). Combinando las ecuaciones (1) y (2) se obtiene:

${\displaystyle G={\frac {1}{\rho }}\cdot {\frac {A}{L}}=c\cdot {\frac {A}{L}}}$

donde ${\displaystyle c}$ es la conductividad de la disolución (en S × cm^-1), definida como la inversa de la resistividad, siempre que el campo eléctrico sea constante.

De acuerdo con la ecuación, la conductividad de una disolución es la conductancia de la misma encerrada en un cubo de 1 cm³ (l=1 cm, A=1 cm²).

Pureza del agua; la pureza del agua destilada o des ionizada es verificada comúnmente por mediciones conductimétricas.

La conductividad del agua pura es cerca de 5 . 10-8 Ω -1 cm-1 y el menor trazo de una impureza iónica lleva a un gran aumento de la conductividad.

El monitoreo conductimétrico es empleado en laboratorios para acompañar la operación de unidades de intercambio iónico que producen agua des ionizada y tienen aplicaciones industriales semejantes en los procesos que exigen el uso de agua muy pura.

Existen aplicaciones industriales importantes, como el uso del agua de alimentación de calderas o control de sangría de calderas, en las grandes usinas de vapor, generadores de electricidad; el control de la concentración de baños ácidos de piclaje (baños para evitar la putrefacción en tratamiento de pieles), o de baños alcalinos de desengrasado, o control del complemento de operaciones de enjuague o lavado.

El monitoreo conductimétrico de ríos y lagos es utilizado para controlar la polución y en la oceanografía, las medidas conductimétricas son efectuadas para determinar la salinidad de las aguas

Conductimetría directa: Mide la conductividad del electrolito a través de una celda conductimétrica. Valoraciones conductimétricas: Determinan el volumen correspondiente al punto de equivalencia de una disolución.

La conductancia molar se comporta de distinta manera en función de la concentración del electrolito. Sería colineal a la misma si la conductividad fuese directamente proporcional a la concentración, pero esto no es así debido a que la interacción entre los iones es disociativa a concentraciones bajas y asociativa a concentraciones altas.

El comportamiento general de la variación de la conductividad con la concentración para distintos electrolitos es el mismo. Existe un aumento inicial de la conductividad a medida que aumenta la concentración hasta un valor máximo, lo que se explica por existir un mayor número de iones dispuestos para la conducción. A partir de un determinado valor de concentración, la conductividad comienza a disminuir, debido a que las interacciones asociativas entre los iones dificultan la conducción de la corriente.

La medida de la resistencia eléctrica de una solución es la base para la medida de la conductancia de la misma. Y una alta conductancia nos indicará una fuerte carga iónica en la muestra analizada. Luego, nuestra medida se basará en el paso de los iones de la solución por un campo eléctrico atravesando una o varias resistencias, cuya respuesta nos servirá de indicador.

El conductímetro mide la conductividad eléctrica de los iones en una disolución. Para ello aplica un campo eléctrico entre dos electrodos de la célula y mide la resistencia eléctrica de la disolución. Para evitar cambios en las sustancias, efectos de capa sobre los electrodos, etc. Se aplica una corriente alterna. Para ello, se utiliza una celda de conductividad conectada a un juego de 4 resistencias (una de ellas la resistencia de la disolución), una fuente de corriente alterna y un galvanómetro (G). Este se realiza a través de un puente de Wheatstone. La resistencia variable R2 se modifica su valor hasta que la lectura en el galvanómetro sea nula. Posteriormente aplicando las leyes de Kirchhoff, con el valor de R2 y conociendo R1 y R4 se puede calcular R3 (resistencia de la disolución). A través de la misma conoceremos su conductancia.