Condutividade elétrica e solubilidade dos compostos químicos

Prévia do material em texto

EDNEA BARBOSA DE ALMEIDA 
EDUARDO RODRIGUES DA SILVA 
GABRIEL TONETTI DE BULHÕES 
LAILA MEIRA RODRIGUES 
 
CONDUTIVIDADE ELÉTRICA E SOLUBILIDADE DOS COMPOSTOS QUÍMICOS 
 
 
 
Relatório apresentado à disciplina de Química I, 
do curso de Engenharia Sanitária e Ambiental do 
Instituto Federal do Espírito Santo, como requisito 
parcial para avaliação. 
 
Orientador: Prof. Alex dos Santos Borges. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Vitória 
2016 
 
 
SUMÁRIO 
 
1 INTRODUÇÃO ......................................................................................................... 3 
1.1 LIGAÇÕES QUÍMICAS .................................................................................. 3 
1.2 SOLUBILIDADE ............................................................................................. 4 
1.3 CONDUTIVIDADE ELÉTRICA ....................................................................... 4 
2 OBJETIVOS ............................................................................................................. 6 
3 MATERIAIS E REAGENTES ................................................................................... 7 
3.1 CONDUTIVIDADE ELÉTRICA (PARTE 1) ......................................................... 7 
3.2 SOLUBILIDADE DE COMPOSTOS QUÍMICOS (PARTE 2) ............................. 7 
4 PROCEDIMENTOS .................................................................................................. 8 
4.1 PROCEDIMENTOS NA PRÁTICA DE CONDUTIVIDADE ELÉTRICA .............. 8 
4.2 PROCEDIMENTOS NA PRÁTICA DE SOLUBILIDADE DE COMPOSTOS 
QUÍMICOS ............................................................................................................... 8 
5 RESULTADOS E DISCUSSÕES ............................................................................. 9 
5.1 RESULTADOS OBTIDOS NO EXPERIMENTO DE CONDUTIVIDADE 
ELÉTRICA ............................................................................................................... 9 
5.2 RESULTADOS OBTIDOS NO TESTE DE SOLUBILIDADE DE COMPOSTOS 
QUÍMICOS ............................................................................................................. 12 
6 CONCLUSÃO ........................................................................................................ 13 
7 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ...................................................................... 14 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3 
 
1 INTRODUÇÃO 
1.1 LIGAÇÕES QUÍMICAS 
 
O grande número de substâncias na natureza, deve-se à capacidade dos átomos de 
se combinarem uns com os outros. “Ligações químicas são forças que unem átomos 
formando moléculas, agrupamento de átomos ou sólidos iônicos” (RUSSELL, 1994, 
p. 342). Há diferentes maneiras pelas quais os átomos podem se combinar, como 
por exemplo, mediante o ganho ou a perda de elétrons, ou pelo compartilhamento 
de elétrons na camada de valência. 
A ligação iônica consiste numa atração eletrostática entre íons de cargas opostas 
(RUSSELL, 1994). Para que essa ligação ocorra é necessário que um dos átomos 
participantes da ligação possua a tendência de perder elétrons e o outro de receber 
elétrons. 
O tipo de ligação entre os átomos e a geometria da molécula formada interferem 
profundamente nas propriedades de um composto. Segundo Russell (1994, p. 395): 
Uma molécula não-polar é aquela em que a posição média de todas as 
cargas positivas na molécula, chamada de centro das cargas positivas, 
coincide com a posição média de todas as cargas negativas, o centro das 
cargas negativas. Numa molécula polar, existe uma separação de cargas, 
ou seja, os dois centros não coincidem. 
Em uma ligação iônica, ocorre a transferência definitiva de elétrons, portanto há a 
formação de íons positivos (cátions) e íons negativos (ânions), originando 
compostos iônicos. Dessa forma, toda ligação iônica dá origem a compostos 
polares. 
Outro tipo de ligação que ocorre entre os átomos é a ligação covalente. Nela, os 
átomos envolvidos têm a mesma tendência de ganhar e perder elétrons (RUSSELL, 
1994). Com isso, não há transferência total de elétrons, mas sim um 
compartilhamento. 
Em alguns casos, cada um dos elétrons de um par compartilhado provém de átomos 
diferentes, quando isso ocorre, a ligação é chamada de ligação covalente normal. 
4 
 
Quando ambos os elétrons do par são provenientes de apenas um dos átomos da 
ligação, ela é denominada ligação coordenada. Ligações covalentes podem dar 
origem tanto a moléculas polares quando a apolares. 
Ligação metálica é o tipo de interação que ocorre entre dois metais. Quando muitos 
desses átomos estão juntos num cristal metálico, estes perdem seus elétrons da 
camada. Forma-se, então, uma rede ordenada de íons positivos, envolvidos por uma 
“nuvem” de elétrons que são dotados de certo movimento, e por isso chamados 
elétrons livres. A tabela 1 resume as ligações químicas e suas características 
relevantes. 
Tabela 1 – Ligações químicas 
Ligação química Características Elementos 
Iônica transferência de elétrons metal hidrogênio 
semimetal 
ametal 
 
Covalente compartilhamento de 
pares eletrônicos 
ametal 
hidrogênio 
 
hidrogênio 
semimetal 
ametal 
 
Metálica cátions de elementos 
metálicos envoltos em 
uma núvem de elétrons 
metal metal 
 
1.2 SOLUBILIDADE 
 
A solubilidade de uma determinada substância está relacionada com a sua 
polaridade e obedece à seguinte regra: semelhante dissolve semelhante. Assim, 
compostos inorgânicos como ácidos, sais e bases (polares), dissolvem-se na água, 
que também é polar. Em contrapartida, os compostos orgânicos, normalmente 
apolares, se dissolvem em solventes orgânicos, que em geral são apolares. 
1.3 CONDUTIVIDADE ELÉTRICA 
 
A condutividade elétrica é a capacidade característica que os materiais tem de 
transportar cargas elétricas, devido aos elétrons livres presentes nestes materiais. 
5 
 
Bons condutores, permitem que os elétrons se desloquem facilmente. O contrário se 
dá com os mau condutores ou isolantes. Os metais em geral são ótimos condutores 
de eletricidade. 
Existem tipos de soluções aquosas que também conduzem corrente elétrica. Porém, 
para que isso ocorra é necessária a presença de elétrons livres, e os compostos 
iônicos no estado sólido não conduzem corrente elétrica pelo fato de que nesta fase 
os elétrons estão intensamente ligados uns aos outros. Porém, esses mesmos 
compostos conduzem corrente elétrica no estado liquido ou em solução aquosa, 
devido a maior mobilidade dos elétrons. 
Solução iônica é considerada uma solução eletrolítica, pois possui íons e por isso 
conduzem eletricidade. Já a solução molecular é aquela não contém íons e, 
portanto, não conduz corrente elétrica, sendo denominada como solução não-
eletrolítica. As substâncias que, quando dissolvidas em água, produzem uma 
solução condutora de corrente elétrica são chamadas de eletrólitos (PERUZZO, 
2002). 
Podemos observar a condutividade de uma determinada substância em solução 
aquosa ou líquida, utilizando um aparato, ilustrado na figura 1. Se ao colocar os fios 
na solução, observa-se que a lâmpada acendeu, pode-se afirmar que a solução 
conduz eletricidade. Isso acontece porque há uma dissociação de átomos em íons. 
Quando os cátions presentes recebem elétrons, sofrem redução, e os ânions liberam 
elétrons sofrendo oxidação. Podemos afirmar que por este motivo as soluções 
aquosas ácidas, básicas e salinas conduzem corrente elétrica. 
Figura 1 – Aparato verificador da passagem de corrente elétrica 
 
Fonte: http://pir2.forumeiros.com/t71734-neutralizacao-de-acidos-e-bases 
62 OBJETIVOS 
 
 Testar a condutividade elétrica de algumas soluções e classifica-las em 
soluções iônicas ou moleculares; 
 Testar a solubilidade de compostos químicos e fazer inferências sobre a 
polaridade destes. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
7 
 
3 MATERIAIS E REAGENTES 
3.1 CONDUTIVIDADE ELÉTRICA (PARTE 1) 
 
A tabela 2 apresenta os materiais e reagentes utilizados na verificação da 
condutividade elétrica de algumas soluções. 
Tabela 2 – Materiais e reagentes utilizados na parte 1 
2 béqueres (150 ml) vinagre 
3 béqueres (140 ml) ácido clorídrico (hcl)* 
3 béqueres (80 ml) água + nacl* 
1 béquer (50 ml) hidróxido de cálcio (ca(oh)2) * 
hidróxido de sódio (naoh)* água de torneira 
hidróxido de amônio (nh4oh) * bastão de vidro 
 
água + açúcar* aparato verificador de corrente 
elétrica 
água destilada* papel toalha 
(*) foi utilizado aproximadamente 30 mL. 
 
3.2 SOLUBILIDADE DE COMPOSTOS QUÍMICOS (PARTE 2) 
 
A tabela 3 apresenta os materiais utilizados na verificação de solubilidade de 
compostos químicos. 
Tabela 3 - Materiais e reagentes utilizados na parte 2 
11 tubos de ensaios amostra de gasolina* 
água destilada* permanganato de potássio (kmno4) 
iodo sólido (i2)** álcool* 
éter* pipeta de pasteur 
espátula 
 
bastão de vidro 
 
(*) foi utilizado aproximadamente 3 mL. 
(**) foi utilizado aproximadamente uma ponta de espátula. 
 
 
8 
 
 
4 PROCEDIMENTOS 
4.1 PROCEDIMENTOS NA PRÁTICA DE CONDUTIVIDADE ELÉTRICA 
 
 Distribuiu-se aproximadamente 30 mL de cada substâncias em béqueres, 
identificando-os de acordo com o seu conteúdo; 
 Preparou-se soluções aquosas das amostras sólidas (sal e açúcar) utilizando 
aproximadamente 30 ml de água destilada para cada uma; 
 Conectou-se o aparato de verificação de condutividade à energia; 
 Testou-se o circuito elétrico para verificar seu funcionamento; 
 Colocou-se os eletrodos imersos nas soluções, uma por vez, (limpando-os com 
água destilada e secando-os com toalha de papel nas trocas das amostras) 
cautelosamente, de forma a mantê-los afastados por uma distância uniforme e 
evitando-se o contato entre as extremidades dos fios. 
 Testou-se a condutividade das amostras (conectando-se o aparato à rede de 
energia elétrica); 
 Verificou-se o comportamento da lâmpada durante a realização dos 
procedimentos, bem como a intensidade luminosa emitida, caso ela acendesse. 
4.2 PROCEDIMENTOS NA PRÁTICA DE SOLUBILIDADE DE COMPOSTOS 
QUÍMICOS 
 
 Transferiu-se aproximadamente 3 mL das substâncias líquidas (água destilada, 
gasolina, permanganato de potássio, álcool e éter) para os tubos de ensaio e para 
o iodo (sólido) utilizou-se aproximadamente uma ponta de espátula. Distribuídos 
conforme mostra a tabela 4. 
 Agitou-se cada tubo de ensaio para observar a solubilidade de cada mistura; 
9 
 
 
Tabela 4 – Tubos de ensaio e suas respectivas soluções 
Tubo de ensaio Soluções 
1 água + éter 
2 água + iodo 
3 água + permanganato de potássio 
4 gasolina + éter 
5 gasolina + iodo 
6 gasolina + permanganato de potássio 
7 água + gasolina 
8 água + gasolina+ iodo 
9 água + gasolina+ permanganato de 
potássio 
10 água + álcool 
11 gasolina + álcool 
 
 
5 RESULTADOS E DISCUSSÕES 
5.1 RESULTADOS OBTIDOS NO EXPERIMENTO DE CONDUTIVIDADE 
ELÉTRICA 
 
A tabela 5 traz os resultados obtidos no experimento de teste de condutividade 
elétrica de algumas soluções. 
10 
 
Tabela 5 – Resultados obtidos no teste de condutividade elétrica 
 
Soluções 
químicas 
Condução de 
corrente 
elétrica 
Intensidade da 
lâmpada 
Tipo de 
ligação 
química 
Classificação 
Vinagre 
 
sim baixa covalente eletrólito 
Hidróxido de 
Sódio (NaOH) 
 
sim alta iônica eletrolítica 
Ácido clorídrico 
(HCl) 
 
sim alta covalente eletrólito 
Hidróxido de 
amônio 
(NH4OH) 
 
não - covalente não-
eletrolítica 
Água + NaCl 
 
sim alta iônica eletrolítico 
Água + açúcar 
 
não - covalente não-
eletrolítico 
 
Hidróxido de 
Cálcio 
(Ca(OH)2) 
 
não - iônica eletrolítico 
Água destilada 
 
não - covalente não-
eletrolítico 
Água da 
torneira 
não - - - 
 
Uma determinada substância pode conduzir corrente elétrica, desde que existam 
cargas elétricas livres para se movimentar. Quando uma substância iônica se 
dissolve em água, ocorre a separação dos íons nela presentes, processo chamado 
de dissociação iônica. Esse processo ocorre em algumas das substâncias utilizadas 
no experimento: NaCl e NaOH. Pode-se tomar por exemplo o NaCl, que quando 
dissolvido em água, os íons presentes no seu retículo cristalino são separados pela 
ação da água (dissociação iônica): 
 
 
11 
 
No caso do Ca(OH)2, onde teoricamente deveria haver condução de corrente 
elétrica, isso não foi constatado. Foi observado, junto aos eletrodos, a formação de 
pequenas bolhas em movimento, que pode ter sido fruto da ocorrência de eletrólise. 
Quando algumas substâncias moleculares são dissolvidas em água, produzem 
solução aquosa que não conduzem corrente elétrica, como por exemplo agua+ 
açúcar, hidróxido de amônio e água destilada. 
Algumas substâncias moleculares, quando dissolvidas em água, produzem solução 
aquosa que conduz corrente elétrica, pois ocorre o processo de ionização, que 
consiste na formação de íons. No experimento em questão, as substâncias que 
sofreram ionização foram vinagre e o ácido clorídrico. Segundo afirma Peruzzo 
(1994, p. 96): 
O cloreto de sódio é uma substância molecular. Os químicos concluíram 
que, quando ele se dissolve em água, suas moléculas não são apenas 
separadas e de se dispersam na água, mas também “quebradas” sob a 
ação desse líquido. Nessa quebra, ambos os elétrons da ligação covalente 
entre H e Cl permanecem com o cloro; nenhum fica com o hidrogênio, 
assim ocorre a formação do cátion H
+ 
e do ânion Cl
-
. Esse acontecimento é 
denominado ionização. 
 
O vinagre é uma mistura homogênea entre o ácido acético e a água. O ácido acético 
tem grau de ionização baixo, ou seja, quando em solução, a produção de íons é 
baixa, tornando-se um ácido fraco, assim a condução da corrente elétrica acontece, 
porém baixa. 
No caso da água da torneira, constatou-se através do experimento que não houve 
condução de corrente elétrica. Mas de acordo com Peruzzo (1994, p. 98): 
A água da torneira não é agua pura. Ela contém várias substâncias 
dissolvidas, principalmente sais minerais e produtos usados no tratamento 
municipal de água. Muitas dessas substâncias são iônicas e, quando 
dissolvidas em água tem seus íons dissociados. Assim sendo, a água da 
torneira é condutora de corrente elétrica. 
 
Possivelmente, a concentração dos aditivos químicos e sais minerais utilizados no 
tratamento da água usada nesse experimento não tenha sido suficiente para que 
houvesse a condução da corrente elétrica. 
12 
 
5.2 RESULTADOS OBTIDOS NO TESTE DE SOLUBILIDADE DE COMPOSTOS 
QUÍMICOS 
 
A tabela 6 apresenta os resultados obtidos no experimento de solubilidade de 
compostos químicos. 
Tabela 6 – Resultados obtidos no teste de solubilidade 
 
 
Substâncias 
 
 
Polaridades 
Tipo de 
mistura 
Número 
de 
fases 
A B C A B C - - 
água 
 
 
éter - polar apolar - heterogênea 2 
gasolina 
 
 
éter - apolar apolar - homogênea 1 
água 
 
 
gasolina - polar apolar - heterogênea 2 
água 
 
 
gasolina iodo polar apolar apolar heterogênea 2 
água 
 
 
iodo - polar apolar - heterogênea 2 
gasolina 
 
 
iodo- apolar apolar - homogênea 1 
água 
 
 
permanganato 
de potássio 
- polar polar - Homogênea 1 
gasolina 
 
 
permanganato 
de potássio 
- apolar polar - heterogênea 2 
gasolina 
 
 
Permanganato 
de potássio 
água apolar polar polar heterogênea 2 
água 
 
 
álcool - polar polar - homogênea 1 
gasolina álcool - apolar polar - homogênea 1 
 
13 
 
De acordo com os dados dispostos acima, percebe-se que todas as soluções 
obedecem à regra de solubilidade - que diz que uma substância polar dissolve outra 
substância polar e o mesmo acontece entre substâncias apolares - porém, verifica-
se uma exceção, na solução gasolina + álcool. O álcool etílico (C2H5OH), é uma 
substância que possui na molécula uma parte polar e outra parte apolar. O grupo 
etila (C2H5) é apolar e interage com as moléculas de gasolina, também apolares. Já 
o grupo hidroxila (OH) do álcool é polar e faz com que o álcool seja solúvel em água 
(H2O). 
6 CONCLUSÃO 
 
De acordo com o relatado, as substâncias iônicas sofrem dissociação iônica ao se 
dissolverem em água e produzem soluções com íons, conduzindo eletricidade. 
Porém, quanto às substâncias moleculares há dois caminhos possíveis: ionizam-se 
em água, produzindo uma solução que possui íons, portanto condutora elétrica; ou 
não sofrem ionização, não conduzindo corrente elétrica. Como exemplos de 
substâncias moleculares que conduzem corrente elétrica quando dissolvidos em 
água, podemos citar os ácidos inorgânicos e a amônia, os ácidos carboxílicos, os 
fenóis e as aminas. 
Como tendência geral, duas substâncias podem se dissolver uma na outra quando 
suas partículas estiverem atraídas por forças semelhantes. Uma frase comum entre 
os químicos traduz muito bem esse fenômeno: semelhante dissolve semelhante. 
Acontece que o álcool apresenta uma estrutura que o permite dissolver-se tanto na 
água (composto polar) como na gasolina (composto apolar). 
 
 
 
 
 
 
14 
 
7 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
PERUZZO, Tito Miragaia; CANTO, Eduardo Leite do. Química: na abordagem do 
cotidiano. São Paulo: Moderna, 1994. 
RUSSELL, John B.; Química Geral v.1, São Paulo: Pearson Education do Brasil, 
Makron Books, 1994