13.1
B) Descreva a condutividade elétrica esperada das seguintes soluções.
iv.
(aq)
Passo 1
O enunciado pede para descrever a condutividade elétrica esperada de uma solução aquosa de
(ou seja, amônia dissolvida em água). Não há concentração dada, então vou tratar do caso geral e também apresentar um exemplo numérico típico para ilustrar a ordem de grandeza.
As informações relevantes: a amônia em água estabelece um equilíbrio químico com formação de íons, e a condutividade elétrica depende da presença e da concentração desses íons.
Passo 2
Qual reação química ocorre em água? Escrevendo a reação de ionização da amônia em água:
.
Explanação didática: a condutividade elétrica de uma solução aparece porque existem partículas carregadas (íons) que se movem quando se aplica uma diferença de potencial. Assim, se uma substância se ioniza fortemente (ou seja, gera muitos íons), a solução conduz bem; se se ioniza pouco, a solução conduz pouco.
Passo 3
A amônia é um eletrólito fraco: ela se ioniza parcialmente. A constante de basicidade (constante de equilíbrio para a reação acima) é o
da amônia. O valor aproximado à temperatura ambiente é
Explicando o que isso significa: um
pequeno indica que, em equilíbrio, a maior parte da
permanece não ionizada e apenas uma fração pequena forma
e
. Logo, a concentração de íons livres é baixa comparada à concentração inicial de
.
Passo 4
Estimativa numérica (exemplo para ver a ordem de grandeza). Suponha uma solução de concentração inicial
em
. Para bases fracas, usando a aproximação de ionização pequena, a concentração de
formada, que chamo de
, satisfaz aproximadamente
Escolhendo
(um valor simples para comparar):
Interpretação: uma solução
de
gera apenas cerca de
de
(e a mesma ordem de
). Ou seja, a concentração iônica é muito menor do que em uma base forte de mesma concentração.
Passo 5
Comparação com um eletrólito forte: em
de
(base forte) a concentração de
é
. Portanto, a
produz, no exemplo, cerca de
vezes menos
do que a mesma concentração de
. Mesmo levando em conta que
tem mobilidade relativamente alta, a baixa concentração de íons na solução de
implica condutividade muito menor que a de bases fortes na mesma concentração.
Passo 6
Outros fatores que influenciam a condutividade (para ter em mente na prova):
- A condutividade cresce com a concentração total de
, mas não de forma linear porque a fração ionizada muda com . - Presença de íons comuns (por exemplo,
de um sal ) reduz ainda mais a ionização por efeito de íon comum, diminuindo a condutividade. - Temperatura: normalmente, aumentando a temperatura, a condutividade aumenta (maior mobilidade iônica e alteração do equilíbrio).
- Soluções comerciais de amônia (ex.: amônia doméstica) podem ter concentrações relativamente altas, mas, ainda assim, a amônia continua sendo base fraca — portanto a condutividade é moderada e sempre menor que a de uma base forte de mesma concentração.
Passo 7
Conclusão didática e curta: a amônia aquosa é um eletrólito fraco que gera
e
por ionização parcial. Por isso, espera-se que a solução apresente condutividade elétrica baixa a moderada (dependendo da concentração), significativamente menor do que a de bases fortes de mesma concentração.
Resposta
Condutividade baixa a moderada: eletrólito fraco (ionização parcial
), portanto há poucos íons e condutividade muito menor que a de uma base forte de mesma concentração.