13.1
B) Descreva a condutividade elétrica esperada das seguintes soluções.
i.
Passo 1
O enunciado pede: descrever a condutividade elétrica esperada para a solução
. Informação fornecida: apenas a identidade da solução
em água. Não há concentração nem temperatura dadas, então a resposta deve ser qualitativa (como se espera que a condutividade se comporte em geral) e indicar fatores que a influenciam.
Passo 2
O que é condutividade elétrica de uma solução?
A condutividade elétrica é uma medida de quão bem a solução conduz corrente elétrica quando submetida a um campo elétrico. Em soluções iônicas, a corrente é transportada pelos íons que se movem. A condutividade macroscópica costuma denotar-se por (kappa) e tem unidades de
ou
. Conceito essencial: mais íons livres por volume e íons mais móveis resultam em maior
.
A condutividade elétrica é uma medida de quão bem a solução conduz corrente elétrica quando submetida a um campo elétrico. Em soluções iônicas, a corrente é transportada pelos íons que se movem. A condutividade macroscópica costuma denotar-se por
Passo 3
Como o
se comporta em água?
A reação de dissociação em solução aquosa é
A reação de dissociação em solução aquosa é
Explique cada parte:
é um eletrólito forte — isso significa que, em condições usuais, praticamente toda a quantidade dissolvida existe como íons
e
, não como moléculas intactas. Portanto a concentração de portadores de carga (íons) é, para uma dada concentração de soluto, tão alta quanto possível (isto é, quase igual à concentração molar inicial do soluto).
Passo 4
Relação quantitativa usada em provas (útil saber): molaridade
, condutividade
e condutividade molar
satisfazem
onde
tem unidades de
(ou
em outra convenção). Interpretação: para um eletrólito totalmente dissociado,
é aproximadamente a soma das contribuições de cada íon (dependendo da mobilidade iônica). Na prova, se perguntarem qualitativamente, dá para dizer que
aumenta com
(até certo ponto) porque há mais íons por volume.
Passo 5
Mobilidades iônicas e contribuição dos íons:
Cada íon contribui à condutividade de acordo com sua mobilidade (velocidade que adquire sob campo elétrico) e sua carga. O ânion tem mobilidade relativamente alta (próxima da do próton, que é excepcionalmente alta), enquanto o cátion
tem mobilidade moderada. Isso significa que, para a mesma concentração, uma solução contendo
tende a conduzir melhor do que uma solução com um ânion menos móvel (por exemplo, comparada a certos sais). Em suma: além de haver muitos íons (por ser eletrólito forte), um dos íons (
) é especialmente eficiente no transporte de carga — contribuição extra para
.
Cada íon contribui à condutividade de acordo com sua mobilidade (velocidade que adquire sob campo elétrico) e sua carga. O ânion
Passo 6
Dependência com concentração e temperatura (como responder se pedirem mais detalhes):
- Em concentrações baixas a moderadas, a condutividade
cresce quase proporcionalmente à concentração (pois há mais íons). - Em concentrações mais altas, efeitos de interação íon-íon e aumento da viscosidade reduzem a mobilidade dos íons, de modo que a relação deixa de ser linear e o aumento de
com fica mais lento. - A temperatura aumenta a condutividade porque reduz a viscosidade e aumenta a mobilidade iônica; portanto, a
aquosa conduz melhor à temperatura mais alta.
Passo 7
Como formular a resposta curta numa prova (frase modelo): diga que é uma solução de alta condutividade porque
é um eletrólito forte, dissocia-se completamente em
e
, e
tem alta mobilidade, além de mencionar que a condutividade cresce com a concentração (até limitações por interações iônicas) e com a temperatura.
Resposta
Alta condutividade elétrica:
é eletrólito forte, dissociando-se praticamente totalmente em
e
; há muitos portadores de carga e o ânion
tem mobilidade elevada, portanto a solução conduz bem (a condutividade aumenta com a concentração e com a temperatura).