Conductimetria

• Conductimetric Analysis


  A laboratory technique used to measure the concentration of a solution by detecting changes in electrical conductivity as a reactant or titrant is added.
• Condutimetria


  Mede a condutância elétrica de soluções iónicas, por meio dos iões positivos e negativos, sob a aplicação de um campo eletrostático
• Técnicas de condutimetria


  • Condutimetria direta
  • Titulações condutimétricas
• Condutimetria direta


  Relaciona a condutância específica com a concentração de um eletrólito
• A medição da condutividade é um procedimento muito sensível para a medição de concentrações iónicas, mas deve ser usada com alguns cuidados, pois qualquer espécie com carga elétrica presente na solução, contribuirá para a condutância total da mesma
• A pureza da água destilada, ou desionizada, é frequentemente verificada com recurso a medições condutimétricas
• A monitorização condutimétrica é usada nos laboratórios para acompanhar a operação de unidades de trocas iónicas, semelhantes nos processos que exigem o uso de água muito pura
• Resistividade específica (ρ)


  Propriedade da coluna de solução
• Constante de célula (l/A)

  Propriedade do arranjo dos elétrodos
• Condutividade específica (K)


  K = 1/ρ
• Se l = 1cm e A = 1cm2, então G = K (A condutância = condutividade específica)
• Em medidas de condutimetria específica ou condutimetria direta é necessário conhecer o fator de célula
• Elétrodos de condutividade


  • Devem ser mantidos numa posição constante durante as titulações condutimétricas
  • Devem estar numa posição vertical para evitar a formação de depósitos durante a titulação
• A titulação faz-se, com os elétrodos ligados a um condutivímetro que deve fornecer uma corrente alterna de cerca de 1000 Hertz, para evitar a eletrólise e a polarização dos elétrodos
• Titulação condutimétrica


  Avalia as alterações da condutância devida às variações das concentrações dos iões que participam na reação
• Uma série de medidas antes e depois do PE, assinala o ponto final da titulação através de uma alteração do declive da representação gráfica
• Métodos Condutimétricos


  Métodos não-interfaciais
• Condutância das soluções aquosas

  • Sob a influência de um potencial elétrico aplicado, os iões em solução deslocam-se em direção ao eletrodo polarizado com carga oposta
  • A velocidade de migração dos iões é diretamente proporcional à f.e.m aplicada, mas é limitada pela resistência imposta pelo fluído ao movimento das partículas
  • A condutância de uma solução iónica depende do número de iões presentes, das cargas e das mobilidades dos mesmos
  • As soluções de eletrólitos obedecem a 1ª lei de Ohm

  
• Resistência


  R = r (l/A)
• Condutancia

  G = 1/R = A/rl = kA/l
• Condutância específica (condutividade)


  k = 1/r
• • A resistência e a condutância variam com a temperatura
  • Condução eletrónica (metálica): ↑ T ↑ R
  • Condução iónica: ↑ T ↓ R

  
• Condutimetria direta


  Relaciona a condutância específica com a concentração de um eletrólito. Tem aplicação muito limitada devido à falta de especificidade. A condutividade é obtida através de uma única leitura.
• Titulação condutimétrica


  Avalia as variações da condutância devidas às variações das concentrações dos iões que participam da reação envolvida. Uma série de medidas antes e depois do PE, assinala o ponto final da titulação como uma descontinuidade na variação da condutância.

  
• Eletrodos de condutividade


  • Condutivímetro
  • Solução de calibração
  • Sensor de temperatura

  
• Condutividade elétrica


  A capacidade que a substância ou solução tem em conduzir corrente elétrica
• Condutância específica (k) ou condutividade da solução de um eletrólito

  É função da concentração deste
• Para um eletrólito forte

  k aumenta muito com o aumento da concentração
• Para um eletrólito fraco

  k aumenta apenas gradualmente com o aumento da concentração
• Condutância


  G = 1 / R
• Condutância específica


  G = κ(A/ℓ)

  κ = G(ℓ/A)
• Valores típicos de condutividade

  • κáguadestilada: 0.5 a 3 µScm-1

  κKCl 1M: 111900 µScm-1

  
• Aplicações da Condutimetria direta

  • Verificação da pureza de uma água destilada ou desionizada

  Verificar variações nas concentrações dos minerais de uma água

  Determinar o teor em substâncias iónicas dissolvidas, por exemplo a determinação da salinidade do mar em trabalhos oceanográficos

  Determinar a concentração de eletrólitos de soluções simples

  
• Limite de potabilidade da OMS: máximo de 1500 mg/L de sais dissolvidos (máximo recomendável 500 mg/L → ~700 mS.cm)
• Valores típicos de condutividade de águas

  • Água pura (0,055 mS.cm-1)

  Água destilada (0,5 mS.cm-1)

  Água mineral (30 a 700 mS.cm-1)

  Água potável (500 mS.cm-1)

  Água doméstica (500 - 800 mS.cm-1)

  Água do mar (56.000 mS.cm-1)
• Eletrólito fraco


  Em soluções diluídas, os eletrólitos fracos encontram-se totalmente dissociados. Nestas situações a diferença entre a condutividade de uma solução do eletrólito forte e de uma solução do eletrólito fraco é devida às contribuições individuais de cada ião
• Condutância das soluções aquosas

  C = 1 eq-grama / V

  V = 1000 / C

  V = l A ➔ V = A

  G = k (A / l) → = k V

  = 1000 k / C
• Porque a condutância equivalente de um eletrólito aumenta à medida que diminui a concentração da solução?

  As condutâncias equivalentes de um eletrólito tendem para um valor limite em soluções muito diluídas, o.

  A condutância depende do número de iões e da respectiva velocidade.

  Em soluções diluídas de eletrólitos fracos, a condutância aumenta, essencialmente, devido ao aumento do grau de ionização.

  O aumento para os eletrólitos fortes é explicado pela maior liberdade dos iões.
• Medidas de condutância de soluções iónicas

  A condutância de uma solução é determinada pela medida da resistência entre dois eletrodos de platina numa célula com uma geometria bem definida.

  As medidas não podem ser realizadas sob corrente contínua (CC ou corrente direta, DC) por causa da ocorrência de reações eletródicas: oxidação no ânodo e redução no cátodo.

  Existem vários dispositivos eletrónicos que funcionam em sistema de corrente alternada e medem a resistência ( ou a condutância) da solução.

  
• Devido a isso, a condutância deve ser medida aplicando aos eletrodos um potencial CA (corrente alternada) a fim de eliminar a ocorrência de reações eletródicas, que alterariam a composição da solução.

  Em corrente alternada, a reversão das cargas em cada meio-ciclo origina uma corrente não-faradaica.

  A dupla camada elétrica de um dos eletrodos carrega-se, enquanto a do outro eletrodo se descarrega;

  No ciclo negativo, verifica-se um aumento na concentração de catiões com o deslocamento de aniões na superfície do eletrodo;

  No ciclo positivo, ocorre o inverso.