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Aula 7- Condução Eletrolítica Introdução: As substâncias que em meio aquoso são capazes de conduzir eletricidade são chamadas de eletrólitos. Essa capacidade se deve há uma dissociação de átomos em íons com carga elétrica positiva (cátion) e negativa (ânion). Dissociação iônica nada mais é do que quando íons pré-existentes são separados. Compostos iônicos sofrem dissociação quando em solução e quando fundidos. Ao contrário da ionização, na qual uma molécula que não possuía originalmente íons passa a tê-los, devido à presença do solvente, o qual conseguiu por força magnética "arrancar" um ou mais de seus átomos, nesse processo, o átomo arrancado acaba tendo que deixar um elétron para trás, tornando-se um íon. Substâncias moleculares que sofrem ionização só o fazem quando em solução. O processo não ocorre quando essas substâncias estão fundidas. Para classificarmos o grau de condutibilidade elétrica de um eletrólito devemos levar em consideração a concentração, o grau de ionização, a natureza do solvente. Dessa forma podemos dividir em soluções eletrolíticas e não eletrolíticas, segundo sua capacidade de conduzir ou não eletricidade. E conforme a maior ou menor capacidade de condução de eletricidade da solução, os eletrólitos podem ser classificados em eletrólitos fracos e fortes. Eletrólito forte é uma substância que está completamente ionizada em solução. Suas soluções conduzem eletricidade melhor que o solvente puro. Os eletrólitos são oferecidos normalmente por substâncias iônicas. Eletrólito fraco é uma substância molecular que está parcialmente ionizada em solução, ou seja, possui íons livres na solução, assim como possui moléculas, que caracteriza a solução pela pouca condutividade elétrica. O eletrólito fraco e os íons ficam em equilíbrio com moléculas não dissociadas. Objetivo: Verificar a condução elétrica de compostos, na forma sólida e em solução. Materiais: NaCl Água deionizada Agua da torneira Solução de NaCl 5% em água Solução de sacarose 5 % em água Solução de ácido acético 5 % em água Solução de NaCl 5 % em etanol Solução de sacarose 5 % em etanol Solução de ácido acético 5 % em etanol Reagentes: Etanol Ácido acético Métodos: I-condutividade O sistema foi montado com fios, lâmpada e o soquete, formando um pequeno circuito elétrico. Depois de feito o circuito foi mergulhado as pontas dos grafites colocados na extremidade de cada fio de cobre em cada solução. Anotou-se a intensidade da luz e quando a luz não acendeu, foi utilizada a lâmpada de LED. Os testes foram feitos com as soluções: água, etanol, NaCl sólido, sacarose sólida, ácido acético puro, solução de NaCl 5% em água, solução de sacarose 5% em água, solução de ácido acético 5% em água, solução de NaCl 5% em etanol, solução de sacarose 5% em etanol e solução de ácido acético 5% em etanol. Foi utilizado lâmpada de 100W, 40W, 15W,7W e LED. 1-2-1- NaCl Foi pesado 0,6 g de NaCl e diluído em 100 mL de água, pegou-se 10 gotas da solução já preparada e diluiu-se com água em um balão volumétrico de 25 mL. Transferiu-se a solução para um béquer e foi feito o teste com todas as lâmpadas começando pela mais potente, Anotou-se a intensidade da luz. Obs: o experimento foi repetindo substituindo o número de gotas (20 gotas, 40 gotas e 100gotas). 2-2- ÁCIDO ACÉTICO Mediu-se 0,6 mL de ácido acético e dissolveu em 100 mL de água, após a solução estoque ser preparada pegou-se 10 gotas e diluiu em 25 mL de água. Transferiu-se a solução para um béquer e foi feito o teste com todas as lâmpadas começando pela mais potente, Anotou-se a intensidade da luz. Obs: o experimento foi repetindo substituindo o número de gotas (20 gotas, 40 gotas e 100gotas). Fluxograma: Resultados e discussões Nos experimentos foram usadas lâmpadas de diferentes potências. A potência é um dos fatores que influenciará no brilho emitido pela lâmpada. A potência elétrica é definida como “a capacidade de uma fonte de tensão elétrica realizar um trabalho por unidade de tempo”. Assim, quanto maior a quantidade de energia transformada em um curto intervalo de tempo, maior é a potência do aparelho. Essa grandeza, portanto, aponta a velocidade com que a energia elétrica é transformada em outro tipo de energia. Quanto maior for a potência, mais intenso será o brilho dela. Porém, para que a lâmpada dissipe a sua potência nominal, ela deverá estar ligada à correta tensão nominal. l-CONDUTIVIDADE Tabela 1- condutividade da água. Solução 100W 40W 15W 7W LED H20 deionizada Não Não Não Não Sim (fraco) H20 da torneira Não Não Sim (fraco) Sim (forte) Sim (muito forte) Água Deionizada: ao aplicar o experimento com a lâmpada LED essa emitiu uma luz com intensidade muito baixa, devido à agua estar 100% livre de impurezas apresentando assim alguns sais e minerais mesmo em baixa concentração. Agua da torneira: ao aplicar o experimento acendendo assim as lâmpadas de 15W,7W e a LED, indicando assim que a agua da torneira apresenta grande concentração de sais e minerais. Tabela 2- Condutividade do etanol. Solução 100W 40W 15W 7W LED Etanol Não Não Não Não Sim (fraco) Etanol: Apenas a luz LED acendeu com uma intensidade muito baixa, isso ocorre porque o etanol apresenta uma concentração inferior a 100% com uma concentração de H20. Tabela 3- Condutividade do NaCl Solução 100W 40W 15W 7W LED NaCl sólido Não Não Não Não Sim (fraco) NaCl 5% em água Sim (muito forte) Sim (forte) Sim (médio) Sim(fraco) Sim (fraco) NaCl 5% em etanol Não Não Sim (fraco) Sim (forte) Sim (forte) A partir da tabela notamos que o NaCl é um eletrólito forte em soluções aquosas, pois forma íons devido a sua dissociação Na+ e Cl- que permite a condução de eletricidade. Pode-se observar na tabela que o NaCl conduziu mais eletricidade em água do que em etanol, isso se explica devido ao fato, a água e o NaCl são polares, ou seja, o NaCl em água dissolveu-se completamente. Tabela 4- condutividade da sacarose Solução 100W 40W 15W 7W LED Sacarose sólida Não Não Não Não Não Sacarose 5%em água Não Não Não Não Não Sacarose 5%em etanol Não Não Não Não Não Com base nos resultados obtidos do experimento com a sacarose, constatamos que a sacarose não é um bom condutor de eletricidade, ou seja, um não-eletrólito é uma substância molecular que esta somente parcialmente ionizada em solução. Tabela 5- Condutividade do ácido acético. Solução 100W 40W 15W 7W LED Ácido acético puro Não Não Não Não Sim (muito fraco) Ácido acético 5% em água Sim (muito fraco) Sim (fraco) Sim (médio) Sim (forte) Sim (muito fraco) Ácido acético 5% em etanol Não Não Não Não Sim (forte) No caso do ácido acético, o grau de ionização é baixo, ou seja, quando em solução, a produção de íons hidroxônio (H3O+) e acetato (CH3COO-) é baixa, ou seja, ele é um eletrólito fraco. Assim a condução da corrente elétrica acontece, porém é baixa. II- Efeito da Concentração 2- 1- NaCl Tabela 6- Efeito da concentração de NaCl. Gotas da Solução estoque 100 W 40 W 15 W 10 gotas Não Não Sim (Fraco) 20 gotas Não Não Sim (Médio) 40 gotas Não Sim (Fraco) Sim (Forte) 100 gotas Sim (Fraco) Sim (Médio) Sim (Muito forte) Pode-se perceber que quanto maior a quantidade de gotas (concentração) da solução estoque presente, mais a lâmpada tende a acender e brilhar com maior intensidade, levando-se em conta as potências de cada uma das lâmpadas, pois as de menores potências (menos quantidade de energia transformada na unidade de tempo) acendiam até em baixas concentrações. Tabela 7- Efeito da concentração de ácido acético Gotas da solução estoque 100W 40W 15W 10 gotas Não Não Não 20 gotas Não Não Não 40 gotas Não Não Sim (muito fraco) 100 gotas Não Não Sim (fraco) Nos experimentos 1, 2, 3 e 4 (referentes as lâmpada de 100 e 40 W) as lâmpadas não acenderam em nenhuma das soluções. Isso aconteceu pelo fato de que, o ácido acético não é um eletrólito forte, e a concentração dele nas soluçõesera muito baixa, dessa forma as lâmpadas não acenderam. Já no experimento 3 e 4 com a lâmpada de 15W aconteceu que, em ambos os casos ela, ela ficou parcialmente incandescente. Pressupõe-se que, nesses dois casos, pelo filamento de tungstênio possuir alta resistência, foi capaz de converter a energia do sistema em calor ficando levemente incandescente, mais não o suficiente para atingir sua potência de trabalho. Diferente das lâmpadas de 40 e 100 W, que possuem baixa resistência, a quantidade de corrente para que elas se tornassem incandescentes e atingissem sua potência de trabalho, teria que ser relativamente alta, algo que o ácido acético não poderia proporcionar como eletrólito. Conclusão: Como a pratica observou-se que substâncias que são completamente ionizadas são bons condutores elétricos, e formam eletrólitos fortes. Diferente das que sofrem ionização parcial e não são completamente ionizadas, caracterizando eletrólitos fracos. Outro fator é que, a condutividade é proporcional à concentração das soluções, ou seja, quanto maior a concentração maior a condutividade. De modo geral, para haver condução de corrente elétrica o composto deve formar ou se dissociar em forma de íons, podendo ser um composto iônico ou molecular, pois com pratica foi observado que o ácido acético também conduziu eletricidade. Porém essas características vão influenciar diretamente na sua capacidade condutora. Referências: http://www.ebah.com.br/content/ABAAAfQR4AB/conducao-eletrolitica Acesso: 21 jan.2017 http://www.tecnogerageradores.com.br/blog/o-que-e-e-como-calcular-potencia-eletrica/ https://ireneslopes.wordpress.com/2012/05/10/o-brilho-das-lampadas-incandescentes/" https://ireneslopes.wordpress.com/2012/05/10/o-brilho-das-lampadas-incandescentes/ http://www.sofisica.com.br/conteudos/Eletromagnetismo/Eletrodinamica/corrente.php http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/fisica/potencia-eletrica.htm
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