Conductimetría – Aplicaciones y Análisis
La medición directa de la conductividad es potencialmente un procedimiento muy sensible para la medición de concentraciones iónicas, pero debe ser utilizada con cautela, pues cualquier especie con carga eléctrica presente en una solución contribuirá para la conductancia total.
Las medidas conductimétricas también pueden ser utilizadas para determinar el punto final de muchas titulaciones, pero el uso está limitado a sistemas relativamente simples, en los cuales no existe cantidad excesiva de reactivos presentes.
Así, muchas titulaciones de oxidación que exigen la presencia de cantidades relativamente grandes de ácidos, no son apropiadas para la titulación conductimétrica.
Las titulaciones conductimétricas fueron superadas, en gran medida, por los procesos potenciométricos, pero existen ocasiones en que el método conductimétrico puede ser ventajoso.
Aplicaciones de las mediciones conductimétricas directas
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.
Cromatografía de iones: Las células de conductividad pueden ser acopladas a los sistemas cromatográficos de iones y proporcionar un método sensible para la medición de las concentraciones iónicas el eulato.
Para lograr este objetivo, se desarrollaron micro células de conductividad especiales que operan con la corriente de líquido fluyendo por su interior, dentro de un espacio termostatizado.
La base de las titulaciones conductimétricas
La adición de un electrolito a una solución de otro electrolito, en condiciones que no provoquen apreciable alteración del volumen, afectará la conductancia de la solución conforme puedan suceder o no reacciones iónicas.
Cuando no ocurre reacción iónica, como en la adición de una sal simple a otro, la conductancia será, simplemente aumentada. Si ocurriese reacción iónica, la conductancia puede crecer o decrecer; así en la adición de una base a un ácido fuerte, la conductancia disminuye en virtud de la sustitución de los iones hidrógeno, que tienen conductividad elevada por otro catión de menor conductividad.
Este es el principio básico de las titulaciones conductimétricas, o sea, la sustitución de iones que tienen una cierta conductividad, por otros iones con otra conductividad.
Consideremos como conductancia de una solución de un electrolito A+B– será modificada por la adición de un reactivo C+D–, admitiendo que el catión A+ (que es el ion que se quiere determinar) reacciona con el ión D– del reactivo.
Si el producto de la reacción AD fuese relativamente insoluble o relativamente poco ionizado, la reacción podrá ser descrita como:
Así, en la reacción entre los iones A+ y D–, los iones A+ son sustituidos por los iones C+ durante la titulación. A medida que la titulación avanza, la conductancia aumenta, o disminuye, conforme la conductividad de los iones C+ sea mayor, o menor, de la de los iones A+.
Durante el avance de una neutralización, o de una precipitación, etc, se pueden esperar en general alteraciones de conductancia y estas alteraciones pueden ser empleadas para determinarse los puntos finales y también para acompañarse el suceder de las reacciones.
La conductancia se mide después de la adición de un pequeño volumen del reactivo y los puntos así obtenidos son ploteados para dar un gráfico que, en los casos ideales, están constituidos por dos rectas que se interceptan en el punto de equivalencia
La exactitud del método será tanto mayor cuanto más agudo fuese el ángulo de intersección y cuanto más alineados sobre una recta estuviesen los puntos del gráfico.
El volumen de la solución no debe alterarse apreciablemente durante la titulación; se consigue este efecto mediante un reactivo titulante cuya concentración es 20 a 100 veces mayor que la concentración del titulado y se diluye el titulado tanto como fuese posible.
Las mediciones en las cercanías del punto de equivalencia no tienen significado especial. En virtud de la hidrólisis de la disociación o de la solubilidad de los productos de la reacción, los valores de la conductancia medidos en las cercanías del punto de equivalencia no tienen cualquier utilidad en la construcción del gráfico, pues una o ambas curvas tienen una parte curvada en este punto.
Es necesario llamar la atención sobre la importancia del control de temperatura en las mediciones de conductancia.
Más allá del uso de un termostato no sea esencial en las titulaciones conductimétricas es necesaria la constancia de temperatura; usualmente basta colocar la célula de conductividad en un gran vaso de agua, mantenido en la temperatura de laboratorio.
La modificación relativa de la conductancia de la solución durante la reacción y con la adición de un exceso de reactivo determina, en gran parte, la exactitud de la titulación; en condiciones óptimas, esta exactitud llega a 0,5%
Grandes cantidades de electrolito extraño que no participa de la reacción, deben estar ausentes, pues tienen efecto considerable sobre la exactitud.
Por ellos el método conductimétrico tiene aplicación mucho más limitada que los procedimientos visuales, potenciométricos y amperométrico.