13.1
B) Descreva a condutividade elétrica esperada das seguintes soluções.
v. ácido acético:
(aq)
Passo 1
O enunciado pede para descrever a condutividade elétrica esperada de uma solução aquosa de ácido acético, cuja fórmula é
(aq). Informações relevantes que já temos do enunciado:
- A substância em solução aquosa é o ácido acético,
. - Não foi dada uma concentração numérica, então a resposta deve ser qualitativa (comparativa) e explicar dependências importantes (concentração, grau de dissociação, etc.).
- É necessário descrever a condutividade esperada (se é alta, baixa, comportamento com diluição, por que).
Passo 2
Conceitos essenciais e fórmulas que vamos usar (explicadas passo a passo):
- Condutividade elétrica de uma solução (condutância por unidade de comprimento/área) depende da presença de íons móveis. Sem íons não há condução elétrica significativa.
- Podemos representar a condutividade macroscópica por
onde:
-
é a condutividade elétrica da solução (proporcional à capacidade de conduzir corrente). -
é a condutividade molar iônica (mobilidade elétrica do íon multiplicada por constante), ou seja, quanto cada mol do íon contribui para condução. -
é a concentração molar do íon . - Conclusão prática: para aumentar
precisa ter mais íons (maiores ) e/ou íons com alta mobilidade (maiores ). - Ácidos fortes se dissociam quase totalmente (
), gerando muitas partículas carregadas e alta condutividade. Ácidos fracos se dissociam parcialmente ( ), gerando poucas partículas carregadas e baixa condutividade.
Passo 3
Aplicando isso ao ácido acético: equilíbrio de dissociação e a constante de acidez.
- Reação de dissociação em água:
- A constante de acidez é
e, à temperatura ambiente (
), vale aproximadamente
- Como
é pequeno, isso indica que o equilíbrio favorece a forma não ionizada ; portanto o ácido é fraco e só uma pequena fracção das moléculas se transforma em íons.
Passo 4
Grau de dissociação
e dependência com a concentração inicial.
- Se a concentração inicial do ácido for
(antes da dissociação), podemos usar a aproximação padrão para ácidos fracos: depois de dissociar uma fracção , -
, -
, -
.
-
- Substituindo em
e assumindo (logo ), obtemos
- Interpretação: quanto maior
, menor . Para um ácido fraco a fração dissociada diminui com aumento de concentração.
Passo 5
Exemplos numéricos rápidos para sentir a ordem de grandeza (mostrando por que a condutividade é baixa).
- Para
:
Isso significa que apenas
das moléculas estão ionizadas;
.
- Para
:
Ainda assim a fração é pequena. Comparando: um ácido forte de
teria
— muito maior.
Conclusão prática desses números: em concentrações comuns a solução de
fornece relativamente poucos íons, logo
é baixa.
Passo 6
Comportamento com diluição e comparação com ácidos fortes (informação útil para prova).
- Molaridade, condutividade molar e condutividade absoluta:
- A condutividade molar da solução é
. Para ácidos fracos aumenta com diluição porque aumenta (mais fração dissociada), logo cada mol de ácido contribui com mais íons ao ser diluído. - Mesmo assim, a condutividade absoluta
geralmente diminui ao diluir, porque a queda em costuma ser mais forte que o aumento de . Em resumo: molaridade favorece maior número de íons por volume, diluição favorece maior fração dissociada por mol.
- A condutividade molar da solução é
- Comparação direta: soluções aquosas de ácidos fortes (HCl, HNO3) apresentam condutividade muito maior que soluções de ácido acético de mesma concentração, porque nesses ácidos
.
Passo 7
Resposta resumida, intuitiva e encorajadora: ácido acético é um eletrólito fraco; gera poucos íons em solução; portanto a condutividade elétrica esperada é baixa em comparação com ácidos fortes. Se precisar, na prova use a aproximação
para estimar numericamente o nível de ionização e daí estimar ordens de grandeza para a condutividade a partir de
. Boa — já deu pra ver o porquê disso ser um “pouco chato” nas provas, mas com esse passo a passo tu resolve direto!
Resposta
Baixa condutividade elétrica (ácido fraco / eletrólito fraco: dissociação parcial
;
→ grau de dissociação pequeno, logo poucas partículas iônicas — condutividade muito menor que a de ácidos fortes).