13.1
B) Descreva a condutividade elétrica esperada das seguintes soluções.
i. \mathrm{NaOH}(\mathrm{aq})

Passo 1

O enunciado pede: descrever a condutividade elétrica esperada para a solução \mathrm{NaOH (aq)}. Informação fornecida: apenas a identidade da solução \mathrm{NaOH} 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 (kappa) e tem unidades de \mathrm{S\,m^{-1}} ou \mathrm{S\,cm^{-1}}. Conceito essencial: mais íons livres por volume e íons mais móveis resultam em maior \kappa.

Passo 3

Como o \mathrm{NaOH} se comporta em água?
A reação de dissociação em solução aquosa é
\mathrm{NaOH\\ (aq) \rightarrow Na^{+}\\ (aq) + OH^{-}\\ (aq)}.
Explique cada parte: \mathrm{NaOH} é um eletrólito forte — isso significa que, em condições usuais, praticamente toda a quantidade dissolvida existe como íons \mathrm{Na^{+}} e \mathrm{OH^{-}}, 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 c, condutividade \kappa e condutividade molar \Lambda_{m} satisfazem
\Lambda_{m}=\frac{\kappa}{c},
onde \Lambda_{m} tem unidades de \mathrm{S\,m^{2}\,mol^{-1}} (ou \mathrm{S\,cm^{2}\,mol^{-1}} em outra convenção). Interpretação: para um eletrólito totalmente dissociado, \Lambda_{m} é aproximadamente a soma das contribuições de cada íon (dependendo da mobilidade iônica). Na prova, se perguntarem qualitativamente, dá para dizer que \kappa aumenta com c (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 \mathrm{OH^{-}} tem mobilidade relativamente alta (próxima da do próton, que é excepcionalmente alta), enquanto o cátion \mathrm{Na^{+}} tem mobilidade moderada. Isso significa que, para a mesma concentração, uma solução contendo \mathrm{OH^{-}} 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 ( \mathrm{OH^{-}}) é especialmente eficiente no transporte de carga — contribuição extra para \kappa.

Passo 6

Dependência com concentração e temperatura (como responder se pedirem mais detalhes):
  • Em concentrações baixas a moderadas, a condutividade \kappa cresce quase proporcionalmente à concentração c (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 \kappa com c fica mais lento.
  • A temperatura aumenta a condutividade porque reduz a viscosidade e aumenta a mobilidade iônica; portanto, a \mathrm{NaOH} 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 \mathrm{NaOH} é um eletrólito forte, dissocia-se completamente em \mathrm{Na^{+}} e \mathrm{OH^{-}}, e \mathrm{OH^{-}} 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: \mathrm{NaOH (aq)} é eletrólito forte, dissociando-se praticamente totalmente em \mathrm{Na^{+}} e \mathrm{OH^{-}}; há muitos portadores de carga e o ânion \mathrm{OH^{-}} tem mobilidade elevada, portanto a solução conduz bem (a condutividade aumenta com a concentração e com a temperatura).

Exercícios relacionados