Conductimetría y celdas electroquímicas: fundamentos, tipos y pila Daniell

Resumen

El documento explica la conductimetría, técnica electroanalítica que relaciona la conductividad de una disolución con la concentración iónica, y describe el conductímetro y la valoración conductimétrica. También presenta las celdas electroquímicas, sus tipos (galvánicas y electrolíticas) y la estructura de la pila Daniell, con su esquema.

Puntos clave

La conductimetría mide la conductividad (K) de una disolución y la relaciona con la concentración de las especies iónicas.
La conductividad se mide en Siemens por centímetro (S/cm) y es una técnica no específica.
La valoración conductimétrica representa K (mS/cm) frente al volumen (ml) añadido.
Una celda electroquímica consta de dos electrodos sumergidos en electrolito, conectados externamente por un conductor metálico, con contacto entre las disoluciones.
Las celdas galvánicas generan electricidad mediante reacciones espontáneas; las electrolíticas necesitan una fuente de energía para un proceso redox no espontáneo.
La pila Daniell está formada por semiceldas de Zn en ZnSO4 1 M y de Cu en CuSO4 1 M, unidas por un puente salino de KCl.

Ponte a prueba

Conductimetría: Fundamentos y Aplicaciones

La conductimetría es una técnica basada en la conductividad eléctrica que presentan los iones en disolución cuando se le aplica a esta una corriente eléctrica (o diferencia de potencial). En esta técnica electroanalítica se mide la conductividad de la disolución problema (K) y se relaciona la medida con la concentración de las especies iónicas en la disolución.

Conductividad (K)

La conductividad (K) es la capacidad de una disolución de conducir la corriente eléctrica. También es una medida de la concentración iónica total (cargas) que tiene una disolución. Se mide en Siemens por centímetro (S/cm). Su principal inconveniente es que es una técnica no específica.

Valoración Conductimétrica

La valoración conductimétrica (K (mS/cm) vs. Volumen (ml)) es una técnica basada en medir las variaciones de conductividad (K) de una disolución durante el transcurso de una valoración.

Conductímetro

El conductímetro consta de dos electrodos (placas) metálicas rectangulares de superficie (s), separadas una distancia (l), y conectadas a una fuente de corriente alterna. Cuando se aplica una cierta corriente eléctrica sobre las placas, los iones de la disolución comienzan a desplazarse hacia la placa de su signo contrario. Como la polaridad de las placas cambia cada momento, los iones están continuamente moviéndose entre ellas. Este movimiento de los iones es lo que hace a la disolución conductora.

Celda Electroquímica

Una celda electroquímica consta de dos conductores eléctricos llamados electrodos, cada uno sumergido en una solución adecuada de electrolito. Para que circule una corriente en una celda es necesario que los electrodos se conecten externamente mediante un conductor metálico y que las dos soluciones de electrolito estén en contacto para permitir el movimiento de los iones de una a otra.

Tipos de Celdas

Galvánicas: Generan electricidad mediante reacciones espontáneas; producen un flujo de electrones desde el ánodo hasta el cátodo a través de un cable externo.
Electrolíticas: Dispositivo que aplica una corriente eléctrica para producir un proceso redox no espontáneo. Para que funcione, necesitan de una fuente de energía.

Pila Daniell

La Pila Daniell se estructura de la siguiente manera:

Semicelda formada por una barra de Zn sumergida en una disolución 1 M de ZnSO₄.
Semicelda formada por una barra de Cu sumergida en una disolución 1 M de CuSO₄.
Cable eléctrico que conecta las barras de Zn y de Cu.
Puente salino: Tubo de vidrio en forma de U que contiene una disolución de un electrolito inerte, KCl (ac), que se introduce invertido entre las dos semiceldas.

Esquema de la celda: Zn | ZnSO₄ || CuSO₄ | Cu (Zn / SO₄^2- / Zn²⁺ / Puente salino / Cu²⁺ / SO₄^2- / Cu).

Preguntas frecuentes

¿Qué mide la conductimetría?

Mide la conductividad eléctrica (K) de una disolución, que es una medida de su concentración iónica total. Se relaciona con la concentración de las especies iónicas presentes.

¿Cuál es la diferencia entre una celda galvánica y una electrolítica?

La celda galvánica genera electricidad mediante una reacción espontánea. La electrolítica aplica una corriente eléctrica para producir un proceso redox no espontáneo y necesita una fuente de energía.

¿Para qué sirve el puente salino en la pila Daniell?

El puente salino es un tubo en forma de U con una disolución de electrolito inerte, KCl (ac), que se introduce entre las dos semiceldas para permitir el movimiento de los iones.