Relatório de Química - Condutividade Elétrica das Substâncias

Prévia do material em texto

Disciplina: Química Geral II
Professor(es): Jairo Esteves
Condutividade Elétrica das Substâncias
			
			
Nomes: 
Ariel Machado de Araujo: ............................................................................
Marcelo Santos: ............................................................................
Raphael Porto: ............................................................................
João Gilberto: ............................................................................
Turma: 223
I – Objetivo
Comprovar experimentalmente que algumas substâncias, quando em solução aquosa ou no estado líquido (fundidas), conduzem a corrente elétrica. 
II – Introdução
A condutividade elétrica acontece por consequência da corrente elétrica, que é o fluxo ordenado de elétrons ou de cargas elétricas em movimento. Sendo assim, para que ocorra condutividade de corrente elétricas em um circuito, é necessário que em toda sua extensão exista cargas elétricas e que estas possam se movimentar. Um material é dito condutor se for capaz de efetuar uma condução de carga elétrica sob a forma de uma corrente elétrica.
Algumas substâncias quando dissolvidas em água formam soluções aquosas, sendo algumas delas condutoras de corrente elétrica, estas soluções condutoras são classificadas como eletrólitos, e as substâncias que não são capazes de conduzir a corrente elétrica em solução aquosa são denominadas como não eletrólitos. A condução elétrica pode ocorrer em três tipos de substâncias: substâncias metálicas, substâncias iônicas e em algumas substâncias moleculares.
As substâncias metálicas conduzem corrente elétrica no estado sólido graças a grande quantidade de elétrons livres que elas possuem. Quando fundidas essas substâncias, isso é, passadas para o estado líquido, continuam a conduzir corrente elétrica, pois os elétrons continuam livres.
As substâncias iônicas conduzem corrente elétrica no estado líquido ou em solução aquosa, pois dessa os íons possuem mobilidade necessária para a condução, mas a condução da corrente elétrica só ocorre quando essas substâncias encontram-se fundidas ou em solução aquosa, por consequência de um fenômeno chamado de dissociação iônica. Esse fenômeno é decorrente da separação de íons de uma substância iônica, quando feita a fusão ou dissolução num solvente altamente polarizado. Em seu estado sólido, não há condutividade porque os íons estão presos formando o retículo cristalino iônico, além de não possuírem a mobilidade precisa.
As substâncias moleculares como sabemos são compostas apenas por moléculas, onde essas moléculas não possuem carga eletrônica, impossibilitando a existência de cargas livres, por conta disso, são incapazes de conduzir corrente elétrica, em qualquer estado que essas substâncias encontrem-se agregadas. Haverá apenas uma submissão a voltagem se essa substância molecular encontra-se em estado gasoso sob uma pressão rarefeita (muito baixa). Entretanto, algumas das substâncias moleculares e polares, conduzem corrente elétrica devido um fenômeno denominado de ionização, que é a formação de íons quando algumas dessas substâncias se dissolvem em água ou solvente de alta polaridade. 
A ionização ainda pode ser total (eletrólitos fortes) ou parcial (eletrólitos médios ou fracos).
Eletrólito forte é uma substância que está completamente ionizada em solvente, sendo soluções que conduzem eletricidade melhor que o soluto puro. Os eletrólitos são oferecidos normalmente por substâncias iônicas ionizáveis.
Eletrólito fraco é uma substância 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.
III - Materiais e Reagentes
Materiais
-Aparelho para verificar a condutividade elétrica
-Suporte universal com garra
-Béqueres de 50 mL
-Cadinho de porcelana
-Triângulo de porcelana
-Tripé de ferro
-Bico de Bunsen
- Pissete com água destilada
- Bureta
- Agitador magnético
 Reagentes
-Álcool etílico PA (C2H5OH)
-Sacarose (C12H22O11)
-Cloreto de cálcio (CaCl2)
-Ácido acético glacial (CH3COOH)
-Solução 3,0 mol/L HCl (Ácido clorídrico)
-Solução 3,0 mol/L e 0,1 mol/L de H2SO4 (Ácido Sulfúrico)
-NH4OH(Hidróxido de amônio) concentração e solução 0,1 mol/L
-Solução 0,1 mol/L de Ba(OH)2 (Água de barita)
-Hidróxido de sódio (NaOH
IV - Procedimentos, Observações, Resultados e Conclusões
· Procedimentos 1 e 2
Béquer 1- Adiciona-se 5 ml de água destilada ao béquer, logo após utiliza-se o aparelho de estudar a condutividade elétrica, e observamos que a lâmpada não acende, logo conclui-se que água destilada (H2O) é uma substância molecular, que não possui carga.
Equação de auto ionização da água: H2O(l)+H2O(l) →H3O+(aq) +OH− (aq)
Béquer 2- Adiciona-se 5ml de álcool etílico (C2H5OH) no béquer, verifica-se com o aparelho que é utilizado para estudar a condutividade elétrica, e observa-se que a lâmpada não acende, pode-se concluir então que, álcool etílico é uma substância molecular com carga nula, não conduzindo, então, corrente elétrica. Logo após de fazer esse experimento, acrescenta-se 5ml de água destilada e agita-se o béquer, em seguida, coloca-se o aparelho para verificar a condutividade elétrica, e observamos que novamente lâmpada não acendeu, conclui-se que o álcool etílico é uma substância molecular que não sofre ionização, portanto, não conduz corrente elétrica.
Béquer 3- Adiciona-se uma pitada de sacarose (C12H22O11) ao béquer, verifica-se com o aparelho que é utilizado para estudar a condutividade elétrica, e observa-se que a lâmpada não acende, de primeira pode-se concluir que, por ele ser sólido não conduz corrente elétrica, pois não tem mobilidade de íons, mas ao adicionar água, pode-se dizer com certeza que é uma substância molecular, que não possui carga e não sofre ionização.
Béquer 4- Adiciona-se uma pitada de cloreto de cálcio (CaCl2) ao béquer, utilizando o aparelho de estudar condutividade elétrica, observa-se que no estado sólido a lâmpada não acende, pois não há mobilidade de íons, porém adicionando-se água destilada (H2O) ao béquer, pode se observar que a lâmpada acende após um determinado tempo, pois os íons Ca+ e Cl− ficam livres, conduzindo corrente elétrica, assim então podemos dizer que é uma substância iônica, que sofreu dissociação.
Equação da dissociação iônica de CaCl2: CaCl2(aq)→Ca+(aq)+2Cl− (aq)
Béquer 5- Adiciona-se algumas pastilhas de NaOH ao béquer, e verifica-se com o aparelho de estudar condutividade elétrica que a lâmpada não acende, pois um composto iônico em estado sólido não possui mobilidade, porém, adicionando-se água destilada ao béquer, pode se observar que a lâmpada acende após um determinado tempo, pois os íons Ca+ e Cl- ficam livres, conduzindo corrente elétrica, assim então podemos dizer que é uma substância iônica que sofreu dissociação. 
Béquer 6- Adiciona-se 5ml de ácido clorídrico (HCl) 3,0 mol/L ao béquer, e verifica-se com o aparelho de estudar condutividade elétrica que a lâmpada acende com uma intensidade luminosa alta, característico de ácidos fortes, e após adicionar água destilada (H2O) observa-se que a intensidade luminosa aumenta pelo fato de ocorrer ionização, ocorrendo a quebra da ligação covalente, para a formação dos íons H+ e Cl−.
Equação de ionização do HCl: HCl(aq) + H2O(l)→H3O+(aq) + Cl−(aq)
Béquer 7- Adiciona-se 5 ml de ácido sulfúrico (H2SO4) 3,0 mol/L ao béquer, e observa-se através do aparelho de estudar condutividade elétrica que a lâmpada acende com intensidade luminosa alta, característico de ácidos fortes, e após adicionar água destilada (H2O) observa-se que a intensidade luminosa aumenta pelo fato de ocorrer uma maior ionização. A ionização dessa substância molecular ocorre em duas etapas, a primeira etapa é a quebra do ácido sulfúrico formando então os íons hidrogênio (H+) e os íons hidrogenossulfatos (HSO4−) em íon hidrogênio (H+) e em íon sulfato (SO42−). 
Equação de ionização do H2SO4: H2SO4(aq) + 2H2O(l)→2H3O+(aq) + SO42−(aq)Béquer 8- Adiciona-se 5 ml de hidróxido de bário (Ba(OH)2) 0,1 mol/L ao béquer, e observa-se utilizando o aparelho que é utilizado para estudar condutividade elétrica que a lâmpada acende com uma intensidade luminosa forte, característico de uma base forte, porém ao adicionar-se água destilada (H2O) ao béquer observa-se que a intensidade luminosa aumentou (uma base forte se dissocia quase que completamente, liberando íons hidroxilas (OH-) em solução e não restando praticamente nada na espécie molecular).
Equação da dissociação iônica de Ba(OH)2: Ba(OH)2(aq)→Ba2+(aq)+2OH− (aq)
Béquer 9- Adiciona-se 2 ml de hidróxido de amônio (NH4OH) concentrado ao béquer, verifica-se com o aparelho de estudar condutividade elétrica e observa-se que a lâmpada não acende por ele ser uma base com quantidade de íons baixa, porém ao acrescentar água destilada (H2O) observa-se que a lâmpada acende pelo fato de ocorrer uma ionização formando os íon amônio (NH4+) e o íon hidróxido (OH−) com maior mobilidade, conduzindo então corrente elétrica. Quando é adicionada a água em excesso a lâmpada apaga devido a variação de concentração.
Equação de ionização da amônia: NH3(g) + H2O(l)→NH4+(aq) + OH−(aq)
Béquer 10- Adiciona-se 2 ml de ácido acético glacial (CH3COOH) ao béquer, e observa-se com o aparelho de estudar condutividade elétrica que a lâmpada não acende por ele ser uma substância molecular sem carga, porém ao acrescentar água destilada (H2O) observa-se que a lâmpada acende com baixa intensidade pelo fato do ácido acético glacial (CH3COOH)sofrer uma menor ionização (a maior parte do ácido permanece em sua forma molecular, e só uma pequena parte se ioniza para gerar os íons H+ e acetatos CH3COO-) conduzindo corrente elétrica.
Equação de ionização do CH3COOH: CH3COOH(aq)+H2O(l)→ CH3COO−(aq)+H2O(aq)
· Procedimento 3:
Ao adicionar gota a gota da solução 0,1 mol/L de H2SO4 num béquer com 5ml à solução 0,1 mol/L de Ba(OH)2,mantendo os eletrodos do aparelho da condutividade elétrica imersos na solução nota-se que a água de barita e o ácido sulfúrico conduzem corrente elétrica, porém quando os dois estavam sendo misturados, a lâmpada diminuiu a intensidade e depois começou a apagar e reacender, indicando assim que a diminuição foi causada pela neutralização da base pelo ácido e quando o ácido começa a possuir uma concentração maior que a base, a condutividade volta e a luz reacende. O BaSO4 que é um dos produtos dessa reação é um sal e sólido insolúvel em água. 
Ba(OH)2(s) + H2SO4(aq)→BaSO4(aq) + 2H2O(l) 
· Procedimento 4:
Foram transferidos 5 ml de solução 0,1 mol/L de hidróxido de amônio (NH4OH) para um béquer de 50ml.Os eletrodos do aparelho de estudar condutividade elétrica foram imersos na solução. Logo após, sem retirar os eletrodos do béquer, foram adicionadas algumas gotas de ácido acético glacial (CH3COOH). Quando os eletrodos foram imersos na solução que continha apenas NH4OH a lâmpada não acendeu, quando foram adicionadas algumas gotas de ácido acético glacial (CH3COOH),a lâmpada acendeu emitindo uma forte luz. A lâmpada não acendeu quando os eletrodos foram imersos no béquer com NH4OH, pois é uma substância molecular e uma base fraca. Por isso tem um coeficiente de ionização baixo e produz uma quantidade de íons relativamente pequena na solução, o que diminui a capacidade da solução conduzir corrente elétrica.
Logo após a adição de CH3COOH, a lâmpada acendeu, pois houve uma reação que ocorreu do seguinte modo:
CH3COOH(aq) + NH4OH(aq)→CH3COONH(aq) + H2O(l)
A base fraca NH4OH reage com o ácido CH3COOH produzindo o sal CH3COONH e água (H2O). O sal se dissolve na água, que é um solvente de elevada polaridade, provocando a dissociação. Essa dissociação permite que a solução conduza corrente elétrica, por isso a lâmpada acendeu. 
· Procedimento 5:
Após a transferência para o cadinho do hidróxido de potássio (NaOH) que é um composto iônico sólido, sabia-se que não haveria condutividade elétrica, pois os íons não possuíam a mobilidade necessária. Logo depois de aquecido ele fundiu-se, acontecendo à dissociação iônica disponibilizando a mobilidade para os íons, e com isso houve a condução elétrica acendendo a lâmpada.
NaOH(aq)→Na+(s) + OH−(aq)
V - Anexo, Tarefas e Perguntas de Verificação
1) A concentração de uma solução influi na intensidade luminosa da lâmpada? Justifique.
Sim, a concentração de uma solução influencia diretamente na intensidade luminosa da lâmpada, porque dependendo da concentração da solução, a lâmpada poderia variar a sua intensidade luminosa. Na aula Prática ficou evidente que até certo ponto, à medida que a solução ficava menos concentrada, a intensidade luminosa da lâmpada aumentava, devido ao aumento de um dos reagentes. Depois desse certo ponto, quanto menos concentrada a solução ia ficando, a lâmpada ia diminuindo a intensidade luminosa, porque a própria concentração de um dos reagentes ficou muito baixa. 
2) O que significa constante dielétrica?
É representada pelo símbolo (ε) é uma propriedade do material isolante utilizado em capacitores que influi na capacitância total do dispositivo. Matematicamente, ε=Q/Q0, ou seja, é a razão entre a carga Q, obtida com uma determinada tensão no capacitor que contém um dado dielétrico e a carga Q0, que é a carga que existiria se os eletrodos estivessem separados pelo vácuo. Pode ser entendida como a relação entre um capacitor com determinado dielétrico e outro capacitor com mesmas dimensões, cujo dielétrico é o vácuo. A constante dielétrica é adimensional.
3) O que é a lei da diluição de Ostwald?
No final do século XIX, o químico russo-germânico Friedrich Wilhelm Ostwald (1853-1932), deduziu uma equação matemática que relacionava a constante de ionização, o nível de concentração em mol/L e o grau de ionização para monoácidos e monobases.
Se relacionarmos um ácido à água, iremos relacionar o número de mol adicionado com o número de mol ionizado através da equação:
α = nº de mol ionizado
nº de mol iniciais (n)
nº de mol ionizado = α . n
α = grau de ionização
Quando a diluição de um solvente é feita a um eletrólito fraco ou moderado, o grau de ionização ou dissociação aumenta tendendo a 100%.
Ki = m . α2 → Ki = m . α2
          1-2
Ki = constante de ionização, sendo assim, quanto menor for o m (concentração molar) maior será o grau de ionização (α),ou seja, quanto mais diluída a solução maior será o α.
VI – Bibliografia
http://www.proenc.iq.unesp.br/index.php/quimica/132-condutividade-eletrica
http://www.ebah.com.br/content/ABAAAemLMAI/condutibilidade-eletrica
http://pt.scribd.com/doc/53803200/Condutividade-eletrica#download
http://www.brasilescola.com/quimica/lei-ostwald.htm