A água pura apresenta condutividade elétrica (CE) nula enquanto o
anidro e
anidro têm alta CE . Por que?
Passo 1
O enunciado pergunta por que a condutividade elétrica (CE) da água pura é nula (ou muito próxima de zero) enquanto o
anidro e o
anidro apresentam alta CE.
Informações dadas (diretas do enunciado):
Informações dadas (diretas do enunciado):
- Água pura: CE nula (ou muito baixa).
-
anidro: alta CE. -
anidro: alta CE.
Passo 2
O que é necessário para um líquido conduzir eletricidade? Vou explicar devagarinho: a corrente elétrica em líquido precisa de portadores de carga móveis. Esses portadores são, na maioria dos líquidos iônicos, íons (cátions e ânions). Uma fórmula prática que liga condutividade à presença de íons é
onde:
-
é a condutividade elétrica do líquido; -
é a condutividade molar do íon (medida da mobilidade do íon e da sua carga); -
é a concentração molar do íon .
Resumo intuitivo: mais íons e/ou íons mais móveis → maior. Menos íons → pequena (próxima de zero).
Passo 3
Por que água pura não conduz (praticamente)? A água é formada por moléculas neutras e covalentes, e só gera íons por autoionização muito fraca, reação chamada autoprotólise:
A constante de ionização da água a
é
o que implica concentrações muito baixas
Plugando isso na fórmula de condutividade, como
é da ordem de
, a
fica desprezivelmente pequena. Por isso dizemos que água “pura” praticamente não conduz — porque quase não há portadores de carga.
Passo 4
Por que
anidro conduz bem? O ácido sulfúrico puro (anelado, sem água) se comporta de forma diferente: há reação de autoprotólise entre moléculas de ácido que gera íons, por exemplo
Além disso, o
é um ácido muito forte (primeira dissociação completa quando há água) e, mesmo anidro, a rede de ligações de hidrogênio e a polarizabilidade das espécies favorecem a formação e a estabilidade de íons. Dois pontos importantes que aumentam
no ácido sulfúrico anidro:
- grande concentração de espécies capazes de doar/aceitar prótons → muitas partículas carregadas por volume comparado aos
da água; - prótons são extremamente móveis por mecanismos de transferência rápida (o chamado mecanismo de Grotthuss, “salto de próton”), o que aumenta
.
Tudo isso faz com queseja alto.
Passo 5
E o
anidro? O raciocínio é análogo, embora a força ácida seja menor que a do ácido sulfúrico. Existe autoprotólise do tipo
ou outras formas de transferência de próton entre moléculas. Mesmo sendo menos “forte” que
, o ácido fosfórico anidro apresenta concentrações de espécies carregadas muito maiores que a água pura e ainda permite condução por salto protônico. Portanto sua condutividade também é alta (normalmente menor que a do
anidro, mas muito maior que a da água pura).
Passo 6
Uma comparação de ordens de grandeza para fixar a ideia: na água pura
. Num ácido puro a concentração total de moléculas é da ordem de unidades a dezenas de mol por litro (por exemplo
). Mesmo que só uma fração dessas moléculas gere íons, a concentração de íons no ácido puro é dezenas a centenas de milhões de vezes maior que em água pura. Pela relação
, isso explica a enorme diferença na condutividade.
Passo 7
Resumo físico-químico e conclusão (didático): para conduzir precisamos de cargas móveis. A água pura tem praticamente nenhuma carga livre (apenas os íons minúsculos da autoprotólise), então sua CE é quase zero. Os ácidos anidros citados formam íons por autoprotólise/dissociação e têm redes que facilitam o movimento rápido de prótons (mobilidade alta), logo têm muitos portadores de carga e alta mobilidade — resultado: alta condutividade elétrica.
Resposta
Porque a água pura só tem íons em concentração extremamente baixa devido à autoprotólise
(
), logo sua condutividade é desprezível; já o
anidro e o
anidro sofrem autoprotólise/dissociação que gera muitas espécies iônicas (
,
) e permitem transferência rápida de prótons (mecanismo de Grotthuss), resultando em alta condutividade.