Conductimetría: equivalencia, tramos y dilución resueltos

Una curva de conductividad no es una curva de pH dibujada con otra escala. Puede bajar mientras se añade una base y seguir siendo claramente distinta de cero en la equivalencia. Para interpretarla hay que seguir los iones que transportan corriente, no sólo decidir si el medio es ácido o básico.

Esta práctica de ampliación utiliza una valoración idealizada de un ácido fuerte monoprótico con una base fuerte. Los datos son originales y están preparados para estudiar el cambio de tendencia. No son medidas oficiales ni instrucciones para manipular reactivos.

Qué se mide y qué se conserva

La conductancia G, en siemens, depende tanto de la disolución como de la geometría de la celda. La conductividad κ, en S/m, describe la disolución y se relaciona con G mediante la constante de celda. No son magnitudes con unidades intercambiables.

En una valoración, además de reaccionar, añadimos volumen. Una caída de conductividad puede combinar un cambio de composición y una dilución. Por eso hay que saber si la tabla está corregida por el aumento de volumen.

Trabajaremos con una señal corregida y normalizada, S, expresada en unidades arbitrarias. El modelo supone temperatura constante, celda estable y contribuciones iónicas aproximadamente aditivas. No convertiremos S a una conductividad absoluta sin calibración.

La nota docente universitaria sobre conductimetría, en el apartado de ácido fuerte con base fuerte, explica la disminución inicial y el aumento posterior. Aquí usamos únicamente ese fundamento cualitativo y desarrollamos datos propios.

Por qué la señal disminuye antes de equivalencia

En el modelo HCl/NaOH, la reacción neta es H₃O⁺ + OH⁻ → 2H₂O. El cloruro permanece en disolución y la base añade sodio.

Antes de equivalencia, el OH⁻ añadido se consume prácticamente en la neutralización. Disminuye el ion hidronio, muy móvil, mientras se incorpora sodio, cuya contribución molar a la conducción es menor. Ese reemplazo permite que la señal corregida disminuya.

En equivalencia quedan principalmente los iones de la sal. La disolución conduce: neutralizar no elimina todos los iones. Después, la base deja OH⁻ en exceso y la señal aumenta.

Esta explicación es específica del sistema y de sus hipótesis. No permite afirmar que cualquier valoración tiene forma de V ni que un mínimo de conductividad implica necesariamente pH 7 en cualquier reacción.

Ejercicio 1: localizar la equivalencia entre medidas

Una muestra de ácido de 30,0 mL se valora con base 0,0800 mol/L. La tabla muestra la señal corregida:

Base añadida, mL	S, unidades arbitrarias
4,0	8,0
8,0	6,0
12,0	4,0
18,0	3,0
22,0	5,0
26,0	7,0

Primer paso: ajustamos el tramo descendente ideal. Entre 4 y 8 mL, la pendiente es (6−8)/(8−4) = −0,500 unidades/mL. Su ecuación es S = 10,0 − 0,500V, con V en mL.

Segundo paso: el tramo ascendente tiene pendiente (5−3)/(22−18) = +0,500. Su ecuación es S = −6,0 + 0,500V.

Tercer paso: igualamos ambos tramos: 10,0 − 0,500V = −6,0 + 0,500V. Se obtiene V_eq = 16,0 mL y S = 2,0.

La menor señal medida fue 3,0 a 18,0 mL, pero la intersección indica 16,0 mL. Elegir automáticamente el menor dato de la tabla habría confundido resolución del muestreo con posición del cambio.

En datos reales, los tramos se ajustan con incertidumbre y pueden curvarse. Nuestra intersección exacta pertenece al modelo de ejercicio; no demuestra una precisión experimental ilimitada.

Ejercicio 2: de la intersección a la concentración

La estequiometría ácido/base es 1:1. En equivalencia, los moles de base son:

n = 0,0800 mol/L × 0,0160 L = 1,28 × 10⁻³ mol.

Esos son los moles de ácido presentes en los 0,0300 L de muestra. Su concentración es:

c = 1,28 × 10⁻³ / 0,0300 ≈ 0,0427 mol/L.

Si hubiésemos usado el mínimo medido de 18,0 mL, obtendríamos 0,0480 mol/L. El sesgo relativo respecto al resultado del modelo sería (18−16)/16 × 100 = +12,5 %.

El cálculo de concentración no exige conocer qué valor absoluto de conductividad corresponde a cada señal. Sí exige detectar correctamente el volumen, conocer la concentración del valorante y utilizar la proporción estequiométrica adecuada.

Para un ácido que cediera dos protones cuantitativamente en la reacción considerada, la relación molar cambiaría. No se debe reutilizar la igualdad de moles sin escribir antes la reacción.

Ejercicio 3: separar dilución de cambio químico

Supón que una medida de conductividad sin corregir a V = 20,0 mL es 1,20 mS/cm y el volumen inicial de disolución era 30,0 mL. Bajo el modelo de corrección de volumen:

κ_corr = κ_medida × (V₀ + V)/V₀.

Por tanto, κ_corr = 1,20 × 50,0/30,0 = 2,00 mS/cm. Esta operación compensa únicamente la dilución geométrica en la aproximación adoptada. No corrige temperatura, interacciones iónicas, calibración ni cambios de movilidad.

A V = 10,0 mL, otra medida de 1,50 mS/cm daría también κ_corr = 1,50 × 40,0/30,0 = 2,00 mS/cm. Los valores medidos eran diferentes, pero las señales corregidas coinciden.

Eso no prueba que ambas disoluciones contengan los mismos iones o tengan el mismo pH. La conductividad es una señal global; composiciones distintas pueden producir el mismo valor.

Antes de aceptar una interpretación

Revisa si el eje representa conductancia, conductividad o una señal normalizada. Después confirma si se corrigió el volumen y si se mantuvo la temperatura. Finalmente, localiza el cambio entre tramos sin identificarlo automáticamente con el dato más bajo.

Consulta la práctica de valoración fuerte-fuerte para comparar qué información aporta el pH. En la libreta de errores puedes guardar juntos el eje, la corrección y la ecuación estequiométrica.

Preguntas frecuentes

¿La conductividad es cero en equivalencia?

No en el modelo ácido fuerte-base fuerte: los iones de la sal permanecen en disolución y transportan corriente.

¿El menor dato medido identifica siempre la equivalencia?

No. Si no se ha medido justo en el cambio, el volumen se estima mediante los tramos y su intersección, considerando la incertidumbre experimental.

¿Corregir el volumen elimina todas las fuentes de error?

No. La corrección utilizada compensa la dilución bajo sus hipótesis; no corrige temperatura, calibración ni cambios de movilidad o interacciones iónicas.

Interpreta la curva antes de convertirla en moles

Cambia el volumen inicial del tercer ejercicio a 40,0 mL y recalcula la corrección. Después explica por qué ese cambio no autoriza a mantener las ecuaciones de la tabla del primer ejercicio: se ha modificado el sistema.

Para ampliar la preparación, revisa Química de la Región de Murcia, con contenido, precio y condiciones actuales de compra. Comprueba las instrucciones de tu convocatoria para decidir qué técnicas necesitas estudiar.