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UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DE PERNAMBUCO RELATÓRIO V: Substâncias Eletrolíticas Curso: Licenciatura Plena em Química. Departamento de Química (DQ). Disciplina: Química Experimental LI. Turma: LQ3 – Vespertino. Docente: Ivoneide de Carvalho Lopes Barros Discente: José Felipe de Barros Recife, 07 de junho de 2019. INTRODUÇÃO As substâncias (solutos) podem ser classificadas como solúveis aquelas que se dissolvem em grande quantidade em um determinado solvente (como a água), e insolúveis, não se dissolvem significativamente em um solvente. As substâncias podem existir em forma de íons ou moléculas. A corrente elétrica é formada por fluxos ordenados de elétrons, ou seja, os elétrons se movimentam de uma ponta a outra. Para que seja possível essa movimentação das cargas é necessário que haja uma diferença de potencial, que torna possível a atração entre eles, e um meio de propagação que permita sua passagem. A condutividade elétrica é indicativa da facilidade com a qual um material é capaz de conduzir uma corrente elétrica. A condutividade elétrica é uma propriedade de algumas substâncias, que quando dissolvidas em meio aquoso sofrem dissociação iônica, no caso de compostos iônicos, pois sua estrutura é formada por íons, ou sofrem ionização no caso dos compostos moleculares, pois sua estrutura não é formada por íons e quando está em meio aquoso reage com a água, produzido íons para solução. As soluções formadas são classificadas como eletrolíticas e não eletrolíticas. Um eletrólito é toda substância que se dissocia ou ioniza originando íons positivos e íons negativos pela adição de um solvente ou aquecimento. Desta forma torna-se um condutor de eletricidade, quando o eletrólito não conduz eletricidade é denominado como não eletrólito. Quando a substância que forma uma solução apresenta grande concentração de íons dissolvidos, denomina-se como eletrólito forte, quando o contrário acontece é denominada como eletrólito fraco, pois muitas moléculas permanecem intactas na solução. Os compostos iônicos são denominados como eletrólitos fortes, já os moleculares geralmente são eletrólitos fracos, existem poucos compostos moleculares que são denominados como eletrólitos fortes, por exemplo: HCl, HBr e HI. OBJETIVOS Identificar substâncias eletrolíticas experimentalmente a partir do teste da condução de corrente elétrica MATERIAIS E REAGENTES Equipamento de condutividade elétrica Cloreto de sódio (sal de cozinha) Solução de cloreto de sódio Vinagre Ferro (Bombril e Prego) Cobre Magnésio Alumínio Enxofre Grafite Chumbo Prata Açúcar Solução de HCl Solução de NaOH Etanol Solução de Sulfato de Cobre (II) 15 Béqueres 1 Pinça de Madeira PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL PARTE A. CONDUTIVIDAADE DOS METAIS. A.1. Cobre Foi pego o equipamento de condutividade elétrica e colou-se encima da bancada, em seguida com o auxílio de uma pinça de madeira foi pego um pedaço de fio de cobre que foi direcionado para os fios desencapados do equipamento para fechar o circuito. Em seguida foi ligado o equipamento. Anotaram-se todos os procedimentos experimentais. A.2. Ferro Foi pego o equipamento de condutividade elétrica e colou-se encima da bancada, em seguida com o auxílio de uma pinça de madeira foi pego um prego que foi direcionado para os fios desencapados do equipamento para fechar o circuito. Em seguida foi ligado o equipamento. Todo procedimento foi repetido para o Bombril. Anotaram-se todos os procedimentos experimentais. A.3. Magnésio Foi pego o equipamento de condutividade elétrica e colou-se encima da bancada, em seguida com o auxílio de uma pinça de madeira foi pego um pedaço de fita de magnésio a mesma foi direcionada para os fios desencapados do equipamento para fechar o circuito. Em seguida foi ligado o equipamento. Anotaram-se todos os procedimentos experimentais. A.4. Chumbo Foi pego o equipamento de condutividade elétrica e colou-se encima da bancada, em seguida com o auxílio de uma pinça de madeira foi pego um pedaço de chumbo que foi direcionado para os fios desencapados do equipamento para fechar o circuito. Em seguida foi ligado o equipamento. Anotaram-se todos os procedimentos experimentais. A.5. Prata Foi pego o equipamento de condutividade elétrica e colou-se encima da bancada, em seguida com o auxílio de uma pinça de madeira foi pego um anel de prata que foi direcionado para os fios desencapados do equipamento para fechar o circuito. Em seguida foi ligado o equipamento. Anotaram-se todos os procedimentos experimentais. PARTE B. CONDUTIVIDADE DOS COMPOSTOS IÔNICOS E MOLÉCULARES. B.1. Cloreto de sódio Foi pego o equipamento de condutividade elétrica e colou-se encima da bancada, em seguida foi colocado uma quantidade de cloreto de sódio (sólido) em um béquer. Posteriormente, o béquer com o cloreto de sódio foi direcionado para os fios desencapados do equipamento para fechar o circuito, de modo que os fios ficassem afastados. Em seguida foi ligado o equipamento. Anotaram-se todos os procedimentos experimentais. B.2. Solução Cloreto de sódio Foi pego o equipamento de condutividade elétrica e colou-se encima da bancada, em seguida foi colocado uma pequena quantidade de solução cloreto de sódio (sólido) em um béquer. Posteriormente, o béquer com a solução cloreto de sódio foi direcionado para os fios desencapados do equipamento para fechar o circuito. Em seguida foi ligado o equipamento. Anotaram-se todos os procedimentos experimentais. B.3. Grafite Foi pego o equipamento de condutividade elétrica e colou-se encima da bancada, em seguida com o auxílio de uma pinça de madeira foi pego uma ponta de grafite que foi direcionada para os fios desencapados do equipamento para fechar o circuito. Posteriormente, o equipamento foi ligado. Anotaram-se todos os procedimentos experimentais. B.4. Enxofre Foi pego o equipamento de condutividade elétrica e colou-se encima da bancada, em seguida foi colocado uma pequena quantidade de enxofre (sólido) em um béquer. Posteriormente, o béquer com o enxofre sólido foi direcionado para os fios desencapados do equipamento para fechar o circuito. Em seguida foi ligado o equipamento. Anotaram-se todos os procedimentos experimentais. B.5. Vinagre Foi pego o equipamento de condutividade elétrica e colou-se encima da bancada, em seguida foi colocado uma pequena quantidade de vinagre em um béquer. Posteriormente, o béquer com vinagre foi direcionado para os fios desencapados do equipamento para fechar o circuito. Em seguida foi ligado o equipamento. Anotaram-se todos os procedimentos experimentais. B.6. Solução de Sulfato de Cobre Foi pego o equipamento de condutividade elétrica e colou-se encima da bancada, em seguida foi colocado uma pequena quantidade da solução de sulfato de cobre em um béquer. Posteriormente, o béquer com a solução foi direcionado para os fios desencapados do equipamento para fechar o circuito. Em seguida foi ligado o equipamento. Anotaram-se todos os procedimentos experimentais. B.7. Açúcar Foi pego o equipamento de condutividade elétrica e colou-se encima da bancada, em seguida foi colocado uma pequena quantidade de açúcar (sólido) em um béquer. Posteriormente, o béquer contendo o açúcar foi direcionado para os fios desencapados do equipamento para fechar o circuito, de modo que os fios ficassem afastados. Em seguida foi ligado o equipamento. Foi adicionado água destilada para dissolver o açúcar, todo procedimento anterior foi repetido. Anotaram-se todos os procedimentos experimentais. B.8. Etanol Foi pego o equipamento de condutividade elétrica e colou-se encima da bancada, em seguida foi colocado uma pequena quantidade deetanol em um béquer. Posteriormente, o béquer com etanol foi direcionado para os fios desencapados do equipamento para fechar o circuito. Em seguida foi ligado o equipamento. Anotaram-se todos os procedimentos experimentais. B.9. Solução de Ácido clorídrico Foi pego o equipamento de condutividade elétrica e colou-se encima da bancada, em seguida foi colocado uma pequena quantidade da solução de ácido clorídrico em um béquer. Posteriormente, o béquer com a solução foi direcionado para os fios desencapados do equipamento para fechar o circuito. Em seguida foi ligado o equipamento. Anotaram-se todos os procedimentos experimentais. B.10. Solução de Hidróxido de Sódio Foi pego o equipamento de condutividade elétrica e colou-se encima da bancada, em seguida foi colocado uma pequena quantidade da solução de hidróxido de sódio em um béquer. Posteriormente, o béquer com a solução foi direcionado para os fios desencapados do equipamento para fechar o circuito. Em seguida foi ligado o equipamento. Anotaram-se todos os procedimentos experimentais. . RESULTADOS E DISCUSSÕES PARTE A. CONDUTIVIDADE DOS METAIS. Na Tabela I podem-se ser observados os resultados da condutividade dos metais. Tabela I. Condutividade Elétrica dos Metais Cobre Conduz Ferro (Bombril e Prego) Conduz Chumbo Conduz Fita de Magnésio Conduz Prata Conduz Foi observado que o Cobre, Ferro, Chumbo, Fita de Magnésio e Prata, quando colocados em contato com o fio desencapado do equipamento de condutividade elétrica eles conduziram eletricidade, pois a lâmpada do equipamento foi acesa (como pode ser observado o na Figura A), o que os caracterizam como eletrólitos. Figura A. Condutividade Elétrica dos Metais. Fonte: Barros (2019). Os metais estão unidos por ligações metálicas, onde há liberação parcial dos elétrons da camada mais externa desses metais, como consequência há formação de cátions. Esses cátions têm suas cargas estabilizadas pelos elétrons que foram liberados e que ficam envolvendo a estrutura como uma nuvem eletrônica. Os elétrons liberados estão em constante movimento, o que possibilita a condutividade elétrica da estrutura metálica. O que explica a condutividade eletrônica dos metais, observada no presente experimento. PARTE B. CONDUTIVIDADE DOS COMPOSTOS IÔNICOS E MOLÉCULARES. Na Tabela II podem-se ser observados os resultados da condutividade dos compostos iônicos e moleculares. Tabela II. Condutividade dos Compostos Iônicos e Moleculares Cloreto de Sódio Sólido Não-Conduz Cloreto de Sódio (aquoso) Conduz Grafite Conduz Enxofre Sólido Não-Conduz Enxofre (aquoso) Não-Conduz Vinagre Conduz Solução de Sulfato de Cobre Conduz Açúcar (sólido) Não-Conduz Açúcar Dissolvido Não-Conduz Etanol Não-Conduz Solução de Ácido Clorídrico Conduz Solução de Hidróxido de Sódio Conduz B.1. Cloreto de sódio Foi observado que o cloreto de sódio em seu estado sólido não conduz eletricidade (como pode ser observado na Figura B.1). Figura B.1. Não-Condutividade Elétrica do Cloreto de Sódio, Sólido. Fonte: Barros (2019). Isso se dá por que os íons (Na+ e Cl-) presente no composto forma um aglomerado iônico no estado sólido, onde os íons encontram-se em um estado de agregação bastante unido, o que impossibilita que os mesmo possam se movimentar pelo aglomerado iônico, e assim conduzir eletricidade. O que deixa evidente que o cloreto de sódio em seu estado sólido é uma substância não eletrolítica, como observado na Tabela II. B.2. Solução Cloreto de sódio Foi observado que a solução de cloreto de sódio conduziu eletricidade (como se pode observar na Figura B.2). Figura B.2. Condutividade Elétrica da Solução de Cloreto de Sódio. Fonte: Barros (2019). Isso se dá por que em meio aquoso o cloreto de sódio, composto iônico que apresenta íons em sua estrutura, sofre o fenômeno de dissociação iônica, liberando os íons Na+ e Cl- (como se observa na equação química) para o meio, deixando-os livres para movimentassem e assim conduzir eletricidade (como visto na Figura B.2). Pode-se concluir que o cloreto de sódio em meio aquoso forma uma solução eletrolítica, por tanto é um eletrólito, como observado na Tabela II. NaCl(aq) Na + (aq) + Cl- B.3. Grafite Foi observado que o grafite conduz eletricidade, como mostra a Figura B.3. Figura B.3. Grafite Conduzindo Eletricidade. Fonte: Barros (2019). H2O Dissociação Iônica O grafite é um composto molecular, sua estrutura é formada apenas por átomos de carbonos, ligados em forma de hexágonos, com algumas ligações duplas. Os elétrons das duplas ligações não ficam fortemente ligados aos átomos de carbono, o que dão certa mobilidade a esses elétrons quando o grafite é exposto a um potencial elétrico. O que explica a condução de eletricidade do grafite, como observado na Tabela II. Pode-se concluir que o grafite é um eletrólito. B.4. Enxofre Foi observado que o enxofre é um sólido amarelado, não conduz eletricidade no estado sólido e nem em meio aquoso, como se pode observar na Figura B.4 e Figura B.4.1, respectivamente. O Enxofre é insolúvel em água, tornando o sistema heterogêneo, como se pode observar na Figura B.4.1. Figura B.4. Condutividade do Enxofre Sólido. Fonte: Barros (2019). Figura B.4.1. Enxofre em Meio Aquoso. Fonte: Barros (2019). A não condutividade eletrônica se dá por que o enxofre é um composto molecular, ou seja, não é formado por íons. Sua estrutura molecular não apresenta íons livres, o que impossibilita a condutividade eletrônica. Pode-se concluir que o enxofre é uma substancia não eletrolítica, tanto sólida como em meio aquoso. Como observado na Tabela II. B.5. Vinagre Foi observado que o vinagre conduz eletricidade, mas não numa intensidade muito forte, o que deixou as lâmpadas com luz fraca. Como observado na Figura B.5. Figura B.5. Condutividade Elétrica do Vinagre. Fonte: Barros (2019). O vinagre é um composto molecular, considerado um eletrólito fraco, pois em meio aquoso sofre ionização, formando íons na solução que ficam livres para se movimentarem o que permite que os mesmos conduzam eletricidade, porém não se ioniza totalmente, a maior parte do ácido permanece em sua forma molecular. A dissociação parcial do vinagre em água pode ser observada na equação abaixo: CH3COOH(aq) H + (aq) + C2H3O2 - (aq) + CH3COOH(aq) Como se pode verificar na Tabela II o vinagre conduz eletricidade, porém com pouca intensidade por que a maior parte da molécula não se ioniza, ficando presente na solução. B.6. Solução de Sulfato de Cobre Foi observada que a solução de sulfato de cobre [II] (CuSO4) é uma solução eletrolítica, ou seja, conduz eletricidade. Na Figura B.6 pode-se observar a condutividade elétrica da solução de CuSO4. Figura B.6. Condutividade Elétrica da Solução de Sulfato de Cobre (II). Fonte: Barros (2019). H2O Dissociação Parcial do Vinagre. Assim como a solução de NaCl, a solução de CuSO4, também é formada por um composto iônico. Sendo assim, o CuSO4 em meio aquoso dissocia-se em Cu2+ e SO4 2- , deixando seus íons livres na solução, que serão responsáveis pela condutividade elétrica da solução. Então o CuSO4 em meio aquoso forma uma solução eletrolítica, por tanto o composto é um eletrólito. Sua dissociação em meio aquoso pode ser observada abaixo. CuSO4 (aq) Cu 2+ (aq) + SO4 2- (aq) Pode-se concluir que a solução de sulfato de cobre (II) é uma substância eletrolítica, pois conduz eletricidade, como observado na Tabela II. B.7. Açúcar Foi observado que o açúcar em sua forma sólida e em meio aquoso não conduz eletricidade, como mostra a Figura B.7 e Figura B.7.1, respectivamente.Figura B.7. Não- Condutividade do Açúcar. Fonte: Barros (2019). Figura B.7.1 Não- Condutividade do Açúcar Dissolvido em Água. Fonte: Barros (2019). A não condutividade eletrônica se dá por que o açúcar é um composto molecular, ou seja, não é formado por íons, o que não torna possível a H2O Dissociação Iônica condutividade de corrente na molécula quando está sólida. O mesmo ocorre quando o açúcar está em meio aquoso, seus cristais são dissolvidos mais não ionizados, ou seja, o açúcar permanece em sua forma molecular. Conclui-se que o açúcar tanto em meio aquoso, quanto líquido é uma substância não eletrolítica, como observado na Tabela II. B.8. Etanol Foi observado que o etanol não conduz eletricidade, como pode ser observado na Figura B.8. Figura B.8. Não- Condutividade Etanol. Fonte: Barros (2019). Assim como a solução de açúcar, o etanol não conduz eletricidade por que é um composto molecular, onde não apresenta íons livres para que possa conduzir corrente elétrica. Pode-se concluir que o etanol é uma substância não eletrolítica, como observado na Tabela II. B.9. Solução de Hidróxido de Sódio Foi observada que a solução de hidróxido de sódio (NaOH) é uma solução eletrolítica, ou seja, conduz eletricidade. Na Figura B.9 pode-se observar a condutividade elétrica da solução de NaOH. Figura B.9 Condutividade Elétrica da Solução de Hidróxido de Sódio. Fonte: Barros (2019). O NaOH é um composto iônico, onde em meio aquoso dissocia-se em Na+ e OH- , deixando seus íons livres na solução, formando uma solução eletrolítica. O que explica a condutividade elétrica observada na Tabela II, deixando evidente que o NaOH em meio aquoso é um eletrólito. Sua dissociação em meio aquoso pode ser observada abaixo. NaOH (aq) Na + (aq) + Cl - (aq) B.10. Solução de Ácido clorídrico Foi observado que a solução de ácido clorídrico (HCl) conduz eletricidade, numa intensidade forte, pois as lâmpadas ficaram acesas numa intensidade muito forte de luz, como pode ser observado na Figura B.10. Figura 10 Condutividade Elétrica da Solução de Ácido Clorídrico. Fonte: Barros (2019). O HCl é um composto molecular, considerado um eletrólito forte, pois em meio aquoso sofre o fenômeno de ionização, formando íons, liberando-os para solução que ficam livres para se movimentarem, permitindo que os mesmos conduzam eletricidade. A ionização do HCl em água pode ser observada na equação abaixo: HCl (aq) H + (aq) + Cl - (aq) Como se pode verificar na Tabela II a solução de ácido clorídrico conduz eletricidade com muita intensidade, pois é um dos poucos compostos moleculares considerados fortes e que libera para solução grandes quantidades de íons. H2O Dissociação Iônica H2O Ionização CONCLUSÃO Os experimentos realizados trouxe um vasto entendimento, sendo possível relacionar e compreender várias tópicos da química. Na prática executada foi possível observar a propriedade de condutividade elétrica de algumas substâncias, essas chamadas de eletrólitos, quando em meio aquoso ou em estado sólido conduz eletricidade, que podem ser diferenciado como eletrólitos fracos ou fortes (a depender da quantidade de íons liberados em soluções, dos elétrons livres presente em sua estrutura ou até mesmo da dupla ligação que os compostos possam vim a ter), ou não-eletrolíticos, que por sua vez são substâncias que não conduzem eletricidade. Tornando possível uma melhor compreensão da teoria de Arrhenius, que traz conceitos importantes para o entendimento das substâncias eletrolíticas, como a diferença entre “Dissolver” e “Dissociar”, como também “Dissociar” e “Ionizar”. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ATKINS, P. Princípios de Química, 3ºEd. Porto Alegro: Bookman,2006. COVRE, G. JOSÉ, Química total, Volume único, Ed. Não consumível, Editora FTD,2001. MAHAN, B. MYERS, R.J. Química um curso Universitário, Ed. Edgard Blucher Ltda, São Paulo, 1993. RUSSEL, J.B. Química Geral, MacGrall-Hill Ltda. São Paulo.
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