CONDUTIVIDADE ELÉTRICA DOS COMPOSTOS IÔNICOS E MOLECULARES

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ
DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETRÔNICA
BACHARELADO EM ENGENHARIA ELETRÔNICA
FÁBIO FUDOLI, MATEUS CAMPOS
PRÁTICA 4: CONDUTIVIDADE ELÉTRICA DOS COMPOSTOS
IÔNICOS E MOLECULARES
RELATÓRIO DE ATIVIDADE PRÁTICA DA DISCIPLINA DE
QUÍMICA
CAMPO MOURÃO
2016
Suma´rio
1 Introduc¸a˜o 3
1.1 Ligac¸o˜es Ioˆnicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.2 Ligac¸o˜es Covalentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
2 Objetivos 4
3 Parte Experimental 4
3.1 Condutividade ele´trica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
3.2 Conduc¸a˜o de Corrente Ele´trica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
3.3 Cara´ter Ioˆnico-Covalente de Ligac¸o˜es Qu´ımicas . . . . . . . . . . . . . . 5
4 Resultados e Discusso˜es 6
4.1 Experimento da Condutividade Ele´trica . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
4.2 Experimento da Polaridade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
4.3 Experimento do Cara´ter Ioˆnico-Covalente das Ligac¸o˜es . . . . . . . . . 7
5 Concluso˜es 8
REFERE^NCIAS 9
1 Introduc¸a˜o
Quando uma reac¸a˜o qu´ımica ocorre entre dois a´tomos, seus ele´trons na camada de
valeˆncia sa˜o reorganizados de maneira que uma forc¸a de atrac¸a˜o ou ligac¸a˜o qu´ımica
ocorre entre estes a´tomos. Existem dois tipos gerais de ligac¸o˜es, ioˆnica e covalente, e
suas formac¸o˜es podem ser mostradas pelas estruturas de Lewis. (KOTZ; TREICHEL;
TOWNSEND, 2012, p.345, traduc¸a˜o nossa).
A ligac¸a˜o qu´ımica e´ a junc¸a˜o de dois a´tomos e quando esta ligac¸a˜o se forma, o arranjo
resultante de dois nu´cleos e seus ele´trons tem menos energia do que a energia total dos
a´tomos separados. Se o abaixamento da energia pode ser obtido pela transfereˆncia
completa de um ou mais ele´trons de um a´tomo para o outro, formam-se ı´ons e o
composto mante´m-se pela atrac¸a˜o eletrosta´tica entre eles. Pode-se chamar essa atrac¸a˜o
de ligac¸a˜o ioˆnica. (ATKINS; JONES, 2012, p.55).
1.1 Ligac¸o˜es Io^nicas
Nas ligac¸o˜es ioˆnicas, forc¸as eletrosta´ticas atraem ı´ons com cargas opostas. Elas
ocorrem entre metais e na˜o-metais ou entre o hidrogeˆnio e um metal. Como as forc¸as
eletrosta´ticas sa˜o muito fortes, os compostos ioˆnicos sa˜o so´lidos e possuem alto ponto
de fusa˜o. (VALDERRAMA; ROMERO; SUZUKI, 2016).
Ainda para Valderrama, Romero e Suzuki (2016), em estado so´lido, os compostos
ioˆnicos na˜o sa˜o bons condutores de eletricidade, pore´m, no estado l´ıquido ou em soluc¸a˜o
aquosa sa˜o bons condutores, uma vez que os ı´ons podem se deslocar sob ac¸a˜o de um
campo ele´trico.
Uma ligac¸a˜o ioˆnica se forma quando um ou mais ele´trons de valeˆncia e´ transferido
de um a´tomo para o outro, criando ı´ons positivos e ı´ons negativos chamados de ca´tions
e aˆnions respectivamente. Quando um so´dio e cloro reagem, um eletron e´ transferido
do a´tomo de so´dio para o a´tomo de cloro formando 𝑁𝑎+ e 𝐶𝑙− assim como visto na
fig. 1 a estrutura de Lewis desta ligac¸a˜o. (KOTZ; TREICHEL; TOWNSEND, 2012,
p.345, traduc¸a˜o nossa).
Figura 1: Ligac¸a˜o Ioˆnica.
Fonte: Kotz, Treichel e Townsend (2012).
1.2 Ligac¸o˜es Covalentes
Em contrapartida a ligac¸a˜o ioˆnica, a ligac¸a˜o covalente na˜o sede ele´trons mas os
compartilha com os a´tomos. Dois a´tomos de cloro, por exemplo, compartilham um par
de ele´tron, um ele´tron de cada a´tomo para formar uma ligac¸a˜o covalente, conforme a
fig. 2 exemplifica a formac¸a˜o do ga´s C𝑙2 pela estrutura de Lewis.(KOTZ; TREICHEL;
TOWNSEND, 2012, p.346, traduc¸a˜o nossa).
3
Figura 2: Ligac¸a˜o Covalente e compartilhamento de ele´trons do cloro.
Fonte: Kotz, Treichel e Townsend (2012).
Para Valderrama, Romero e Suzuki (2016) a ligac¸a˜o covalente ocorre quando dois
a´tomos teˆm a mesma tendeˆncia de ganhar e perder ele´trons. Nestas condic¸o˜es, a trans-
fereˆncia total de um ele´tron na˜o acontece. Em vez disso, ocorre um compartilhamento
de ele´trons entre os a´tomos. Este tipo de ligac¸a˜o ocorre, em geral, entre na˜o-metais ou
entre na˜o-metais e o hidrogeˆnio.
2 Objetivos
Sa˜o objetivos desta atividade pra´tica:
∙ Estudar ligac¸o˜es ioˆnicas e covalentes;
∙ Verificar o cara´ter ioˆnico-covalente das ligac¸o˜es qu´ımicas a partir da colorac¸a˜o
dos compostos.
3 Parte Experimental
Neste cap´ıtulo sera˜o descritos as etapas executadas e os materiais utilizados com
base no roteiro de atividade pra´tica de Valderrama, Romero e Suzuki (2016).
3.1 Condutividade ele´trica
Utilizando de um dispositivo do laborato´rio de Qu´ımica, que consistia em uma
laˆmpada incandescente, dois fios com as pontas desencapadas e conector para a tomada
de 127V da bancada de trabalho apoiados sobre uma superf´ıcie r´ıgida na˜o condutora.
Quando estes fios desencapados eram curto-circuitados a laˆmpada imediatamente se
acendia, indicando o correto funcionamento do dispositivo e que o mesmo esta pronto
para ser usado. A figura 3 exemplifica o dispositivo.
Figura 3: Dispositivo para testar condutividade.
Fonte: Valderrama, Romero e Suzuki (2016).
4
Quando os dois eletrodos (pontas) sa˜o mergulhados ou em contato com um material,
se existir conduc¸a˜o de corrente por este, a laˆmpada se acendera´ e sua intensidade pode
indicar a alta ou baixa condutividade do material sob teste.
Va´rias substaˆncias foram testadas neste dispositivo, cerca de um grama para substaˆncias
so´lidas e 40ml para substaˆncias l´ıquidas e podera˜o ser vistas no cap´ıtulo de Resultados
e Discusso˜es.
Dos materiais utilizados para a execuc¸a˜o desta atividade pode-se relacionar os
be´quers, o dispositivo testador e hastes de vidro para dissolver ou misturar as soluc¸o˜es.
Todos estes materiais providos pelo laborato´rio de qu´ımica da UTFPR.
3.2 Conduc¸a˜o de Corrente Ele´trica
Apesar do t´ıtulo desta parte do experimento, essa atividade tem como intuito veri-
ficar a ac¸a˜o de um campo ele´trico gerado em um basta˜o de vidro em l´ıquidos.
Para a realizac¸a˜o desta atividade, foram utilizadas treˆs buretas. Colocado em cada
uma, a´gua destilada, a´lcool et´ılico e hexano, respectivamente. Com os dois basto˜es
de vidro disponibilizado, um de bitola maior que o outro, atritou-se no cabelo e logo
em seguida a ac¸a˜o do campo ele´trico foi verificada em pedacinhos de papel picado.
Este teste indicou que o basta˜o de vidro de bitola menor obteve a melhor atrac¸a˜o dos
pedacinhos de papel. Vale ressaltar que este teste na˜o fazia parte do roteiro, mas foi
de suma importaˆncia para indicar o melhor equipamento para esta atividade.
As buretas foram colocadas em seus suportes e um be´quer posicionado abaixo de
cada uma delas para conter o l´ıquido como mostra a figura 4. Abriu-se a torneira
da bureta de tal forma que apenas um fio do l´ıquido o mais fino poss´ıvel escorresse.
Atritou-se enta˜o o basta˜o de vidro no cabelo e observou-se o comportamento do fio
l´ıquido escorrendo. Anotou-se as observac¸o˜es a cerca das treˆs substaˆncias.
Figura 4: Montagem dos equipamentos.
Fonte: Autoria Pro´pria.
3.3 Cara´ter Io^nico-Covalente de Ligac¸o˜es Qu´ımicas
Este experimento indica o qua˜o ioˆnica ou covalente e´ a mistura dos compostos
atrave´s da observac¸a˜o da colorac¸a˜o resultante. Para a realizac¸a˜o desta atividade pra´tica
foram utilizados quatro tubos de ensaio devidamente seguros em um suporte, nume-
5
rados de um a treˆs. Cada um com 5ml de soluc¸o˜es de 0,1 mol.L−1 de 𝐾𝐶𝑙 (cloreto de
pota´ssio), 𝐾𝐵𝑟 (brometo de pota´ssio) e 𝐾𝐼 (iodeto de pota´ssio) respectivamente.
Em seguida, foram gotejadas gotas da soluc¸a˜o de 𝐴𝑔𝑁𝑂3 em concentrac¸a˜o de 0,1
mol.L−1 e observado o comportamento da soluc¸a˜o e seu resultado devidamente anotado.
No quarto tubo de ensaio, foi colocado 5ml de soluc¸a˜o de 𝐹𝑒𝑆𝑂4 (sulfato de ferro)
em concentrac¸a˜o de 0,1 mol.L−1 e em seguida gotejado soluc¸a˜o de 0,1 mol.L−1 de
𝐾𝐼(iodeto de pota´ssio) e novamente foram feitas observac¸o˜es e anotac¸o˜es a cerca do
ocorrido.
4 Resultados e Discusso˜es
Neste cap´ıtulo sera˜o apresentados as discusso˜es sobre os resultados obtidos, bem
como uma comparac¸a˜o destes resultados com os encontrados na literatura.
4.1 Experimento da Condutividade Ele´trica
Neste experimento foram testadas oito substaˆncias diferentes e seus resultados de
condutividade podem ser visualizados na tabela 1.
No Substa^ncia Acende
1 A´gua Destilada Na˜o
2 A´gua Torneira Na˜o
3 A´gua + Soluc¸a˜o HCl Sim
4 A´gua + A´lcool Na˜o
5 Sacarose So´lida Na˜o
6 Soluc¸a˜o de Sacarose Na˜o
7 NaCl so´lido Na˜o
8 Soluc¸a˜o de NaCl Sim
Tabela 1: Resultados obtidos.
Fonte: Autoria Pro´pria.
As justificativas de cada substaˆncia para a laˆmpada ter ou na˜o acendido sa˜o:
1. A mole´cula de H2O por estar completa, na˜o pode trocar ele´trons e quando
esta troca na˜o pode ser feita na˜o ha´ conduc¸a˜o de eletricidade;
2. Mesmo a a´gua da torneira possuindo impurezas e alguns sais minerais ainda seu
comportamento e´ semelhante a a´gua destilada, na˜o conduzindo eletricidade;
3. Neste caso, a´gua destilada age rompendo a ligac¸a˜o do HCl, criando os ı´ons H+
e Cl−. Com estes ı´ons, os ele´trons ficam livres para se movimentar de um a´tomo
ao outro, permitindo a conduc¸a˜o de eletricidade, logo, a laˆmpada acende;
4. O a´lcool em a´gua na˜o ioniza, ou seja, na˜o possui ele´trons livres para a conduc¸a˜o
de corrente ele´trica, por isso a laˆmpada na˜o acende.
6
5. No caso do ac¸u´car, este sendo um composto na˜o meta´lico, na˜o conduz no
estado so´lido;
6. Na soluc¸a˜o de ac¸u´car, apesar de solu´vel, na˜o existe a presenc¸a de ı´ons, logo
tambe´m na˜o ha´ conduc¸a˜o de corrente ele´trica;
7. Novamente, um na˜o metal em estado so´lido (cristalino) na˜o conduz eletrici-
dade;
8. Com o sal de cozinha (NaCl) a a´gua destilada age quebrando a ligac¸a˜o ioˆnica
destes elementos formando ca´tions Na+ e aˆnions Cl−. A formac¸a˜o destes ı´ons
permite a conduc¸a˜o de corrente ele´trica.
4.2 Experimento da Polaridade
Neste experimento verificou-se a polaridade das substaˆncias testadas. Sabendo que,
ao atritar o basta˜o de vidro no cabelo, este basta˜o fica eletricamente carregado. Este
fica carregado pois ele´trons deslocam-se do cabelo para o basta˜o quando os dois sa˜o
atritados.
Ao aproximar o basta˜o carregado do fio de a´gua que escorria da bureta, notou-se
que o basta˜o atra´ıa para si o fio de a´gua que escorria da bureta para o be´quer. Este
fenoˆmeno pode ser explicado pelo fato de que a mole´cula de H2O e´ polar. A atrac¸a˜o
ocorre pelo po´lo positivo ser atra´ıdo pelas cargas negativas do basta˜o, fazendo um
desvio no fio de a´gua.
O mesmo ocorre com o a´lcool, por ser uma mole´cula polar a mesma atrac¸a˜o foi
notada, desviando o curso natural do fio de a´lcool que escorria da bureta quase que
fazendo-o cair fora do be´quer quando o basta˜o de vidro era aproximado.
Entretanto, no hexano, ao aproximar o basta˜o carregado do fio que escorria da bu-
reta, na˜o aconteceu nenhuma alterac¸a˜o, o fio continuava a escorrer como se o basta˜o na˜o
estivesse ali. O ocorrido pode ser explicado pelo fato de que o hexano - CH3(CH2)4CH3 -
e´ um hidrocarboneto, e como todos, sa˜o compostos apolares. Com isso, na˜o sa˜o atra´ıdos
por campos ele´tricos.
4.3 Experimento do Cara´ter Io^nico-Covalente das Ligac¸o˜es
Neste experimento, ao gotejar a soluc¸a˜o de nitrato de prata (AgNO3) na soluc¸a˜o
de 5ml de cloreto de pota´ssio (KCl), notou-se na primeira gota que a soluc¸a˜o reagiu,
emitindo uma colorac¸a˜o branca. Ao adicionar mais uma gota e em seguida mais uma,
notou-se que a soluc¸a˜o dentro do tubo de ensaio tornou-se completamente branca. Esse
resultado indica a precipitac¸a˜o de cloreto de prata (AgCl).
Quando uma substaˆncia ioˆnica dissolve em a´gua, os ı´ons se separam, e a mistura
de nitrato de prata (AgNO3) com cloreto de pota´ssio (KCl) fica: Ag
+ + NO−3 + K
+ +
Cl−. (ZUMDAHL; DECOSTE, 2012, p.174, traduc¸a˜o nossa).
A figura 5 exemplifica e confirma o resultado obtido. Segundo Valderrama, Romero e
Suzuki (2016, p.36) quanto mais cor apresenta a mistura maior o seu cara´ter covalente.
7
No segundo tubo de ensaio, a mistura se mostrou bem reagente a primeira gota,
exibindo uma colorac¸a˜o levemente amarelada. Novamente esse resultado pode ser ex-
plicado pela reac¸a˜o de nitrato de prata (AgNO3) com brometo de pota´ssio (KBr)
formando o composto precipitado AgBr (brometo de prata).(ZUMDAHL; DECOSTE,
2012, p.192, traduc¸a˜o nossa).
Figura 5: Resultado obtido: Precipitac¸a˜o do AgCl.
Fonte: Zumdahl e DeCoste (2012).
Ja´ no terceiro tubo de ensaio, quando a primeira gota de AgNO3 foi adicionada
a` soluc¸a˜o de iodeto de pota´ssio (KI), na˜o foi poss´ıvel observar nenhuma mudanc¸a
significativa. A partir da segunda gota houve uma mudanc¸a na colorac¸a˜o tendendo
para o amarelo, e na terceira ficou evidente a cor amarela. Essa mistura resulta em AgI
(iodeto de prata) precipitado. O resultado deste experimento e´ de acordo com Camp
(2010).
Por fim, no experimento onde se adicionou gotas de KI (iodeto de pota´ssio) na
soluc¸a˜o de FeSO4 (sulfato de ferro) conforme pedido no roteiro de atividade pra´tica.
Apo´s adicionar as treˆs gotas, na˜o foi notada nenhuma mudanc¸a na colorac¸a˜o nem
precipitac¸a˜o dentro do tubo de ensaio.
5 Concluso˜es
Nesta atividade, foi poss´ıvel observar diversos fenoˆmenos que envolvem desde verifi-
car os tipos de ligac¸o˜es (ioˆnica/convalente), condutividade ele´trica e ate´ polaridade de
mole´culas. No primeiro experimento foi poss´ıvel observar quais compostos conduzem
corrente ele´trica e o motivo desta conduc¸a˜o foi verificado que ocorre devido a presenc¸a
de ı´ons (ca´tions e aˆnions) presentes na soluc¸a˜o.
Ja´ no experimento que utilizava o fio l´ıquido que escorria da bureta foi poss´ıvel
observar a polaridade das mole´culas das substaˆncias testadas atrave´s da atrac¸a˜o ele-
trosta´tica do basta˜o de vidro. O na˜o desvio do hexano denunciou que das treˆs substaˆncias
testadas, esta era a u´nica apolar.
Por fim, no experimento onde se misturou gotas de AgNO3 em soluc¸o˜es de KCl,
KBr e KI, foi observado a colorac¸a˜o do da mistura e a precipitac¸a˜o, nos treˆs primeiros
tubos, sendo que no u´ltimo na˜o foi poss´ıvel observar nenhuma mudanc¸a.
Pode-se concluir que este experimento pra´tico foi de suma importaˆncia para auxiliar
no aprendizado das ligac¸o˜es qu´ımicas e polaridades vistos nas aulas de qu´ımica teo´rica.
8
Refere^ncias
ATKINS, P. W.; JONES, L. Princ´ıpios de Qu´ımica-: Questionando a Vida Moderna
e o Meio Ambiente. 5. ed. Porto Alegre, RS: Bookman Editora, 2012.
CAMP, E. Silver Precipitates. 2010. Dispon´ıvel em: ⟨https://depts.washington.edu/
chem/facilserv/lecturedemo/SilverPrecipitates-UWDept.ofChemistry.html⟩. Acesso
em: 08/09/2016.
KOTZ, J. C.; TREICHEL, P. M.; TOWNSEND, J. Chemistry and chemical reactivity.
8. ed. Belmont, CA: Cengage Learning, 2012.
VALDERRAMA, P.; ROMERO, R.; SUZUKI, R. Apostila de Qu´ımica Experimental.
Campo Mourao, PR, 2016.
ZUMDAHL, S. S.; DECOSTE, D. J. Basic Chemistry. 7. ed. Belmont, CA: Cengage
Learning, 2012.
9
	Sumário
	Introdução
	Ligações Iônicas
	Ligações Covalentes
	Objetivos
	Parte Experimental
	Condutividade elétrica
	Condução de Corrente Elétrica
	Caráter Iônico-Covalente de Ligações Químicas
	Resultados e Discussões
	Experimento da Condutividade Elétrica
	Experimento da Polaridade
	Experimento do Caráter Iônico-Covalente das Ligações
	Conclusões
	 REFERÊNCIAS