Laboratorio virtual de valoración conductimétrica

Este laboratorio virtual de valoración conductimétrica sigue la valoración por conductimetría de los cursos de química de bachillerato de Francia, Alemania y Australia. Una celda de conductividad está sumergida en 20,0 mL de ácido clorhídrico diluidos con 180 mL de agua. Los estudiantes añaden hidróxido de sodio de 1 mL en 1 mL, anotan la conductividad σ después de cada adición y representan σ frente al volumen. La gráfica baja y luego sube, y el punto de equivalencia está donde se cruzan las dos rectas. No hace falta indicador, y las conductividades iónicas molares explican la forma. Todos los números de esta guía se leyeron en la simulación.

Relación con el currículo

• Terminale spécialité physique-chimie (Francia) (constitución y transformaciones de la materia): valoración seguida por conductimetría y ley de Kohlrausch σ = Σλᵢ[Xᵢ].
• Estándares de química del Abitur alemán (KMK): la valoración conductimétrica como método de análisis cuantitativo.
• NSW HSC Chemistry (Australia), Module 6 (Acid/Base Reactions): análisis cuantitativo por valoración, incluidas las gráficas de conductividad.

Simulic no está afiliado a ningún organismo de examen ni ministerio de educación, ni cuenta con su respaldo.

Antes del laboratorio (5 min)

Pregunta: "Añades disolución de hidróxido de sodio a ácido clorhídrico y mides la conductividad. Añadir NaOH añade iones. ¿Qué forma tendrá la gráfica de la conductividad frente al volumen?" En un enlace de clase es la pregunta 1; la simulación se desbloquea cuando los estudiantes responden.

Método en la simulación

1. Abre la pestaña Valoración. En Valoración elige HCl valorado con NaOH, pon Concentración en el vaso y Concentración en la bureta en 0,100 mol/L, y marca Añadir 180 mL de agua destilada y Ajustar dos rectas.
2. Pulsa Anotar para registrar σ a 0 mL.
3. Pulsa Añadir 1 mL automático. Añade 1,0 mL y registra σ cada vez. Pulsa Pausa hacia los 30 mL.
4. Lee el volumen de equivalencia donde se cruzan las dos rectas; después marca Representar σ corregida por dilución y vuelve a leerlo.
5. Pulsa Vaso nuevo, desmarca Añadir 180 mL de agua destilada y repite sin la corrección.

V de NaOH (mL)	0	5	10	15	20	25	30
σ (mS/m)

Resultados esperados

El conductímetro fluctúa ±0,3 % aproximadamente, así que los valores varían un poco entre ensayos.

• Inicio: σ = 425–427 mS/m a 0 mL (modelo: 425,9). Baja en línea recta hasta unos 115 mS/m a 20 mL y luego sube hasta unos 218 mS/m a 30 mL.
• Ajuste de dos rectas, con agua: 19,73 y 19,76 mL con lecturas hasta 30 mL; 19,52 mL con lecturas hasta 50 mL. En 20 000 ejecuciones del modelo hasta 30 mL, todos los ajustes quedaron entre 19,7 y 19,8 mL.
• Corregido por dilución: 20,00 mL (19,99 en el navegador), el verdadero volumen de equivalencia.
• Sin los 180 mL de agua: el ajuste sin corregir dio 16,49 mL, un error del 18 %; el ajuste corregido dio 19,99 mL.

Preguntas para los estudiantes

1. (Predicción, se repite después del laboratorio) ¿Qué forma tiene la gráfica de la conductividad frente al volumen de NaOH añadido?
2. ¿Qué variable ayuda a mantener casi constante el añadir 180 mL de agua destilada?
3. ¿Cuánto vale σ a 0 mL?
4. ¿Dónde se cruzan las dos rectas?
5. Explica la forma de la gráfica a partir de los iones presentes.

Respuestas para el docente: (1) Baja hasta un mínimo en el punto de equivalencia y luego sube. (2) El volumen total, así que la dilución apenas cambia las concentraciones. (3) Se acepta 420–432 mS/m. (4) Se acepta 19,4–20,2 mL. (5) Antes del punto de equivalencia, cada H⁺ (λ = 35,0) se sustituye por un Na⁺ (λ = 5,0), así que σ baja. Después, el Na⁺ y el OH⁻ (λ = 19,9) en exceso hacen que σ suba. El Cl⁻ permanece todo el tiempo.

Ideas erróneas frecuentes

• "Añadir iones siempre aumenta la conductividad." Aquí cada OH⁻ añadido elimina un H⁺, y el Na⁺ que queda conduce mucho menos.
• "La conductividad es cero en el punto de equivalencia." Una disolución de cloruro de sodio sigue conduciendo: unos 115 mS/m. Solo el H₂SO₄ valorado con Ba(OH)₂ baja casi a cero (0,3 mS/m a 20 mL), porque los dos productos salen de la disolución.
• "Todos los iones conducen igual de bien." H⁺ y OH⁻ conducen varias veces mejor que Na⁺ o Cl⁻.
• "La dilución no importa." Sin el agua extra las rectas se curvan, y el ajuste sin corregir falla en más de 3 mL.

Ampliación

• Otras valoraciones: prueba CH₃COOH valorado con NaOH, NaCl valorado con AgNO₃ y H₂SO₄ valorado con Ba(OH)₂. Pide a los estudiantes que antes dibujen cada gráfica.
• Ley de Kohlrausch: en la pestaña Celda de conductividad, registra cloruro de sodio a varias concentraciones para construir una recta de calibrado y después halla la concentración de sal de Muestra de agua A y B.

Preguntas frecuentes

¿Puede el enlace de clase abrirse en la valoración?

Sí. En la página Compartir, fija Pantalla en "Valoración conductimétrica" en los valores iniciales del enlace, junto con Valoración, las dos concentraciones y Añadir 180 mL de agua destilada al vaso. Si no, el paso 1 indica a los estudiantes que abran la pestaña.

¿Puedo dar a cada clase una concentración desconocida?

Puedes fijar otra Concentración de la disolución valorada (20,0 mL) y marcar Ocultar la concentración de la disolución valorada. En un enlace normal, los estudiantes aún pueden ver el valor fijado en los valores iniciales; bloquea los parámetros (una opción de enlace de Pro) para ocultarlo.

¿Por qué el volumen ajustado es 19,8 mL y no 20,0 mL?

El volumen pasa de 200 a 230 mL durante la valoración, lo que curva un poco las rectas. Marcar Representar σ corregida por dilución elimina el efecto.

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