Prática Fisica III Condutividade em meios líquidos

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Introdução
Na natureza, as cargas elétricas estão presentes em todos os materiais. Basicamente, todos os materiais são compostos de moléculas constituídas de átomos. Estes são compostos por partículas menores, os prótons, os elétrons e os nêutrons. Os nêutrons não possuem carga elétrica. Já os prótons possuem carga elétrica positiva e os elétrons possuem carga elétrica negativa. O valor da carga elementar é constante. São pacotes quantizados, de intensidade igual a 1,6x10-19C para o próton e –1,6x10-19C para o elétron. Portanto, um átomo neutro possui mesmo número de prótons e elétrons.
O núcleo atômico é composto pelos prótons e nêutrons. Já os elétrons estão situados mais nas regiões externas do átomo. As forças responsáveis pela coesão nuclear são a força nuclear forte e a força nuclear fraca. Estas forças têm intensidade suficiente pra vencer as forças de repulsão eletrostática entre os prótons, dado que cargas de mesmo sinal se repelem. Desta forma, o núcleo atômico encontra-se numa configuração na qual os nêutrons e prótons ficam relativamente bastante próximos conforme mostra a figura 01.
Imagem 1: átomo de carbono-12
Os elétrons ficam a uma distância relativamente grande do núcleo atômico, sujeito às forças de atração eletrostática, devido ao fato de o núcleo ter carga positiva e os elétrons tem carga negativa. Mas se atuassem somente as forças de atração, os elétrons colapsariam e ocupariam o núcleo atômico. Segundo o Modelo Atômico de Bohr, isto não acontece porque os elétrons executam movimentos circulares em torno do núcleo atômico. Em razão disto, surgem as forças de repulsão. E são estas forças que mantém os elétrons em órbitas estáveis. Os elétrons podem mudar de nível em sua órbita.
Especialmente os elétrons da camada mais externa podem até serem extraídos do átomo. Neste caso, eles podem ocupar um átomo vizinho. Sendo assim, ocorreu uma mudança na carga elétrica dos átomos envolvidos na troca. Se o átomo que cedeu o elétron inicialmente estava neutro, depois do processo adquire carga elétrica positiva. Já o átomo que adquiriu o elétron ficou então com carga negativa. Este é um processo de transferência de elétrons. Este tipo de transferência pode ocorrer de várias formas. Dentre as possibilidades, num processo de atrito, de condução ou de indução.
Em geral, o processo de condução elétrica acontece nos metais. Este tipo de substância possui um bom ordenamento em sua estrutura cristalina, e também elétrons livres que podem se locomover através da rede de átomos. Os elétrons se movimentam em virtude das diferenças de potencial aplicadas nas extremidades deste material. Estas diferenças de potencial surgem devido à falta de elétrons em algumas regiões e à sobra de elétrons em outra região. A diferença de potencial está associada às forças de atração entre as cargas elétricas. Ou seja, a região de carga positiva, onde faltam elétrons, atrai os elétrons, de carga negativa.
A condutividade elétrica é simplesmente o inverso da resistividade. Ou seja, quanto maior a resistividade, menor será a condutividade. É o que mostra a equação 2:
σ = 1/ρ
Os materiais são classificados como condutores quando a sua condutividade é maior que 104/Ω.m, semicondutores se sua condutividade estiver no intervalo entre 10-10/Ω.m e 104/Ω.m e isolantes se sua condutividade for menor que 10-10/Ω.m.
Objetivos
Testar a diferentes substâncias para definir, a partir da observação, quais são os bons e os maus condutores de eletricidade.
MATERIAIS UTILIZADOS
Fonte de alimentação; medidor de condutividade com quatro leds, cabos, béquer e diversos líquidos.
Procedimento Experimental
1ª Parte: Ligou-se a fonte de alimentação, colocando-a em 12 V. Encostaram-se os eletrodos para que se fechasse o circuito, e as quatro leds do medidor de condutividade se acenderam.
2ª Parte: Colou em um béquer um pouco de água destilada e logo em seguido submergiu-se os eletrodos na água, e observou-se que nenhuma led do medidor acendeu, sendo assim concluiu-se que a condução neste líquido foi nula e anotou-se este resultado na tabela 1.
3ª Parte: Após retirar o líquido anterior e limpar o béquer, colocou-se um pouco de água potável e submergiram-se os eletrodos assim como antes (agora na água potável), e observou que apenas uma led se acendeu, concluiu-se então que a condução foi parcial e anotou-se este resultado na tabela 1.
4ª Parte: Logo em seguida repetiram-se os mesmo processos, mas agora colocando água mineral e novamente submergiram-se os eletrodos e observou-se que apenas uma led acendeu por completo e a segunda acendeu, mas não por completo, concluiu-se então que a condução foi parcial e anotou-se este resultado na tabela 1.
5ª Parte: Em seguida repetindo novamente o processo, colocou-se água de piscina no béquer e submergindo os eletrodos observou-se que apenas 2 leds acenderam, sendo assim concluiu-se que a condução neste líquido foi parcial e anotou-se este resultado na tabela 1.
6ª Parte: Repetindo o processo mais uma vez, colocou-se desta vez água do mar, submergiram-se os eletrodos e foi observado que todas as leds se acenderam, concluindo-se assim que a condução neste líquido foi total e anotou-se este resultado na tabela 1.
7ª Parte: Desta vez colocou-se novamente água destilada no béquer, submergiu-se os eletrodos, mas diferenciando-se do processo anterior, adicionou-se lentamente cloreto de sódio (sal de cozinha) e verificou-se o comportamento dos leds no início, durante e ao final do processo, determinando a condução em cada parte e anotou-se cada uma na tabela 1.
RESULTADOS
Tabela 1: Intensidade luminosa para o teste de condutividade em líquidos.
	
	Água destilada
	Água potável
	Água mineral
	Água de piscina
	Água do mar
	Solução de água destilada e cloreto de sódio (NaCl)
	
	
	
	
	
	
	Inicio
	Durante
	Final
	Condução
	Nula
	Parcial
	Parcial
	Parcial
	Total
	Nula
	Parcial
	Total
DISCUSSÃO
1. Pesquise sobre o significado de íon, solução iônica e o que vem a ser um cátion e um ânion.
R. O íon é definido como um átomo eletrizado que ganhou ou perdeu elétrons.
Solução iônica
R. As soluções capazes de conduzir corrente elétrica, pois a condutibilidade deve-se à presença de íons no meio.
O que vem a ser cátion.
R. Um cátion é um átomo que formou um íon e, como resultado, a quantidade de carga positiva passou a ser maior que a quantidade de carga negativa. Para que isto aconteça, o átomo deve perder elétrons da última camada eletrônica, a camada de valência. 
O que vem a ser um ânion.
R. Um ânion é um átomo que formou um íon com carga negativa maior que a carga positiva. Desta maneira, o número de elétrons na última camada será maior que o número de prótons. Para que isto aconteça, é necessário que o átomo ganhe elétrons na camada de valência.
2. Esperasse que a condutividade em um líquido fosse maior, menor ou igual à de um sólido? 
R. O líquido tem condutividade menor que a de um sólido.
3. Na construção de um para-raios, o material do condutor deve apresentar alta ou baixa resistividade? Por quê? 
R. O material precisa ser de baixa resistividade. Porque quanto menor a resistividade, mais ele permitirá a passagem de corrente elétrica.
E o material de que é feito o isolador, como porcelana, deve apresentar alta ou baixa condutividade? Por quê?
R. O material como porcelana terá alta condutividade. Porque os metais são os que apresentam menor resistividade elétrica.
4. O princípio da condução elétrica é o mesmo da condução térmica, como em um metal. Explique por que isso acontece.
R. Por causa dos elétrons de condução, além de possibilitarem a corrente elétrica, transferem também energia térmica.
CONCLUSÃO
Concluiu-se que, após os experimentos realizados, os princípios da condutividade elétrica consistem em especificar a capacidade que a substância tem de conduzir fluxos de cargas entre íons, dependendo do tipo de soluto, do solvente, da concentração do líquido utilizada e também da posição emque os eletrodos se encontram.
REFERÊNCIA
Eletricidade e Magnetismo. Porto: Jaime E. Villate, 20 de março de 2013. 221 págs. Creative Commons Atribuição-Partilha (versão 3.0) ISBN 978-972-99396-2-4. Acesso em 26/09/2016.
TODA MATÉRIA, Site de Pesquisas. Disponível em: <https://www.todamateria.com.br/ion-cation-e-anion/>. Acesso em 26/09/2016.
UOL, Manual da Qupimica. Disponível em:<http://manualdaquimica.uol.com.br/fisico-quimica/solucoes-ionicas-moleculares.htm>, Acesso em 26/09/2016.
RESUMO ESCOLAR, Site de Pesquisa. Disponível em: <http://www.resumoescolar.com.br/quimica/cations-e-anions/>. Acesso em 27/09/2016.
UNICAMP, Grupo de Pesquisa de Química. Disponível em: <http://gpquae.iqm.unicamp.br/experimentos/E1.pdf>. Acesso em 27/09/2016.
UOL, Brasil Escola. Disponível em: <http://brasilescola.uol.com.br/fisica/resistividade-eletrica.htm>. Acesso em 27/09/2016.
INFO ESCOLA, Site de Pesquisa Acadêmica. Disponível em: <http://www.infoescola.com/fisica/condutividade-eletrica/>. Acesso em 27/09/2016.
UOL, Brasil Escola Educador. Disponível em: <http://educador.brasilescola.uol.com.br/estrategias-ensino/aula-pratica-sobre-condutividade-eletrica-das-substancias.htm>. Acesso em 27/09/2016.