Questão (valor: 36 pontos): Para cada condição abaixo, informe se o led acendeu ou não (marcando X na coluna correspondente) e justifique este fato baseando-se no tipo de ligação química existente nas substâncias que compõem o líquido e as hastes. Informe os tipos de ligação destes itens e como estas ligações influenciaram a condutividade elétrica observada.
Sistema
LED acendeu? Sim
Não
Justificativa
Água + plástico
Água + metal
Água + vidro
Água com sal + plástico
Água com sal + metal
Água com sal + vidro
Água com açúcar + plástico
Água com açúcar + metal
Água com açúcar + vidro

Passo 1

O enunciado pede para determinar, em cada um dos nove sistemas (três líquidos × três materiais de haste), se o LED acendeu ou não, marcando “X” na coluna correspondente. Além disso, é preciso justificar cada caso com base no tipo de ligação química presente no líquido e na haste e em como essas ligações afetam a condutividade elétrica.

Passo 2

Para que o LED acenda é necessário que haja uma corrente elétrica, ou seja, um circuito fechado em que elétrons saiam de uma haste, atravessem o LED e retornem pela outra haste. Numa solução, os portadores de carga são os íons. Nas hastes, correntes só fluem se houver elétrons livres (ligação metálica); materiais com apenas ligações covalentes em rede (plástico, vidro) são isolantes e não transferem elétrons para o circuito.

Passo 3

Classificação das ligações e condutividade das hastes:
• Haste de metal – ligação metálica: elétrons delocalizados ⟶ bom condutor.
• Haste de plástico – ligações covalentes em cadeia ⟶ isolante.
• Haste de vidro – rede covalente/íon-covalente rígida ⟶ isolante.

Passo 4

Classificação dos líquidos e concentração de íons:
• Água pura – moléculas polares, poucas espécies iônicas \ce{H3O+}, \ce{OH-} em muito baixa concentração ⟶ condutividade desprezível.
• Água com sal – ligações iônicas em \ce{NaCl} se quebram em \ce{Na+} e \ce{Cl-} ⟶ solução eletrolítica, alta condutividade.
• Água com açúcar – moléculas covalentes não se ionizam ⟶ sem portadores de carga, não conduz.

Passo 5

O LED acende somente quando há íons livres na solução e hastes capazes de transferir elétrons (metal). Isso ocorre apenas em “água com sal + metal”. Nos demais casos falta quer os portadores na solução (água pura ou água com açúcar) quer a condutividade da haste (plástico ou vidro).

Resposta

Sistema Sim Não Justificativa
Água + plástico X Água pura tem condutividade muito baixa (ligações covalentes), plástico é isolante (cadeia covalente), sem circuito.
Água + metal X Água pura quase não tem íons; metal conduz, mas não há portadores na solução para fechar o circuito.
Água + vidro X Água pura isolante, vidro também isolante, impossível haver corrente.
Água com sal + plástico X Solução iônica condutiva, mas plástico é isolante, não transfere elétrons ao LED.
Água com sal + metal X Sal dissocia-se em \ce{Na+} e \ce{Cl-} (solução iônica), metal conduz elétrons – circuito fechado, LED acende.
Água com sal + vidro X Mesmo com íons na solução, vidro é isolante e impede fluxo de elétrons.
Água com açúcar + plástico X Açúcar não se ioniza, não há portadores; plástico isola, nenhuma corrente.
Água com açúcar + metal X Sem íons na solução, não há corrente apesar da haste metálica.
Água com açúcar + vidro X Sem íons e ambas as hastes isolantes, não há corrente.

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