Por que as substâncias só conduzem corrente elétrica na presença de água?

Prova de Conhecimentos Gerais – Primeira fase

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Resolução
Porque a água é condutora de eletricidade?
Por que algumas substâncias conduzem corrente elétrica quando em solução aquosa e outras não?
Porque a solução composta por água e açúcar não conduz corrente elétrica?
Porque o sal conduz eletricidade quando dissolvido em água?

Amostras das substâncias cloreto de potássio (KCℓ), cloreto de amônio (NH4Cℓ), clorofórmio (CHCℓ3) e sacarose (C12H22O11) foram colocadas, separadamente e não necessariamente nessa ordem, em quatro tubos de ensaio contendo água, identificados de 1 a 4. Cada sistema formado foi submetido a testes de condutividade elétrica e pH. Os resultados foram reunidos na tabela a seguir.

As substâncias adicionadas aos tubos 1, 2, 3 e 4 foram, respectivamente,

(A) NH4Cℓ, CHCℓ3, KCℓ, C12H22O11

(B) KCℓ, NH4Cℓ, CHCℓ3, C12H22O11

(D) NH4Cℓ, C12H22O11, KCℓ, CHCℓ3

(E) NH4Cℓ, KCℓ, C12H22O11, CHCℓ3

Resolução

Tubo 1

O primeiro tubo contém um sistema homogêneo, ou seja, é solúvel em água. Além disso, o sistema é condutor de corrente elétrica devido à presença de íons dissolvidos. Sendo assim, no tubo 1 há NH4Cl.

NH4Cl → NH4+ + Cl–

O íon NH4+em meio aquoso sofre hidrólise liberando o cátion H3O+ provocando o meio ácido observado (pH = 4,5).

NH4+ + H2O → NH3 + H3O+

Tubo 2

No tubo 2, há um sistema heterogêneo, ou seja, a substância adicionada não se solubiliza em água. Dentre as substâncias apresentadas, a molécula de CHCl3 é pouco polar e na presença de água gera um sistema heterogêneo com duas fases.

Assim, a molécula de CHCl3 não sofre ionização e não conduz corrente elétrica.

Tubo 3

O terceiro sistema apresenta um sistema homogêneo e também condutor de corrente elétrica. Analisando as substâncias, o KCl é um composto iônico e em meio aquoso sofre ionização, liberando íons dispersos que proporcionam a condução de corrente elétrica.

O KCl não sofre hidrólise por ser um sal formado por uma base e ácido forte e assim, o pH permanece neutro (pH = 7).

Tubo 4

O C12H22O11 que é a molécula de açúcar comum é uma molécula solúvel em água e assim, o sistema formado é homogêneo. Mas não conduz eletricidade, pois as moléculas estão dispersas em água e não são ionizadas e assim, o pH se mantém neutro.

Resposta: A

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Eletrólito é toda a substância que dissociada ou ionizada origina íons positivos (cations) e íons negativos (ânions), pela adição de um solvente ou aquecimento. Desta forma torna-se um condutor de eletricidade.

Soluções que permitem a passagem dos elétrons

Uma solução é capaz de conduzir corrente elétrica? Por que levamos um choque maior quando estamos molhados do que quando estamos secos? O que é "água de bateria"? Questões como essas nos remetem à mesma resposta: eletrólitos.

A corrente elétrica, como sabemos, é o fluxo ordenado de elétrons, ou seja, os elétrons se movimentando de um ponto a outro. Para isso acontecer, duas coisas são fundamentais: uma diferença de potencial, capaz de atrair os elétrons e um meio de propagação que permita sua passagem.

Bons e maus condutores

A diferença de potencial pode ser representada, por exemplo, por uma pilha. O meio condutor pode ser - em tese - qualquer meio material (constituído por matéria). Só que alguns são bons condutores e outros são maus condutores, quer dizer, alguns permitem que os elétrons caminhem facilmente e outros dificultam muito ou impedem a passagem dos elétrons.

Os eletrólitos são soluções que permitem a passagem dos elétrons, mas isso não garante que eles possam trafegar livremente. Existem eletrólitos fortes, que praticamente não impedem a passagem dos elétrons, eletrólitos médios, que apresentam alguma resistência à corrente, eletrólitos fracos, que se opõem fortemente - mas permitem - a passagem da corrente, e os não-eletrólitos, soluções que não permitem que a corrente elétrica os atravesse.

Como funciona o eletrólito?

Quando aplicamos uma diferença de potencial em um material, o pólo positivo começa a atrair os elétrons desse material que, chegando ao pólo, caminham pelo circuito até chegar na outra ponta, o pólo negativo, onde podem ser reinseridos no material. Está complicado? Vamos pensar diretamente nos eletrólitos que a explicação ficará mais clara.

Pense em uma solução de cloreto de sódio em água. Sabemos o sal irá se dissociar em íons Na+ e Cl-. Quando mergulhamos dois fios na solução, um ligado ao pólo positivo e um ao negativo de uma pilha, o positivo começa a atrair os íons de carga negativa - no caso o cloreto (Cl-) - por possuírem cargas elétricas opostas.

Ao atingir o pólo positivo, o elétron excedente do íon é capturado pelo pólo fazendo com que o Cl- se transforme em Cl. O pólo negativo atraiu os íons sódio (Na+) e o elétron capturado percorre todo o circuito até chegar ao pólo negativo, encontrando então o íon. Como o íon é positivo, ele tem falta de elétrons, portanto ele captura o elétron "disponível" no pólo negativo e também deixa de ser um íon, neutralizando-se.

Cloreto de sódio

Acredito que esse exemplo tornou o mecanismo mais compreensível, mas gostaria de ressaltar que no caso do NaCl não é exatamente assim que acontece. Você poderá perguntar: então por que esse exemplo, já que não é bem assim? A idéia é que você entenda primeiramente o mecanismo. Para fins didáticos, o cloreto de sódio é um ótimo exemplo, pois estamos muito habituados a ele.

Você percebeu que - para uma solução permitir a condução de corrente - uma coisa parece fundamental: a presença de íons na solução. Os íons são as "caronas" que citei anteriormente, são eles que permitirão o fluxo eletrônico.

Qualquer solução tem íons?

Não. Nem todas as substâncias quando em solução libera íons. Compostos iônicos como os sais e bases já são formadas por íons e, quando em solução, os deixam livres, em um processo que chamamos de dissociação. Compostos como os ácidos, que não possuem íons quando em solução sofrem um processo que chamamos de ionização e passando a possuí-los, embora livres. Substâncias moleculares que não sofram ionização não liberarão nenhum tipo de íon quando em solução.

Dessa forma, podemos dizer que:

·Substâncias iônicas, quando em solução ou quando fundidas (líquidas), liberam íons, portanto conduzem corrente elétrica.

·Substâncias moleculares, quando em solução, se sofrerem ionização, liberam íons e conduzem corrente elétrica. Se não sofrerem ionização não conduzem corrente.

·Substâncias iônicas ou moleculares, quando no estado sólido não liberam íons e não conduzem corrente elétrica.

·Para que uma solução seja um eletrólito é necessária a existência de íons livres.

Respondendo às questões iniciais:

1) Por que levamos um choque maior quando estamos molhados do que quando estamos secos?

R.: Porque, quando molhados, os sais existentes em nossa pele, resultado da transpiração, formam um eletrólito forte, facilitando a passagem da corrente elétrica.

2) O que é "água de bateria"?

R.: É um eletrólito capaz de permitir a troca de elétrons entre as placas que constituem a bateria. Normalmente são soluções ácidas.

Prof. Ms. Luiz Molina Luz

Porque a água é condutora de eletricidade?

Mas afinal, a água conduz ou não corrente elétrica? Água não conduz eletricidade! Na verdade a água pura pode ser considerada um isolante devido ao seu alto nível de resistividade. O que auxilia a passagem de corrente são as impurezas que contém nela.

Por que algumas substâncias conduzem corrente elétrica quando em solução aquosa e outras não?

·Substâncias iônicas, quando em solução ou quando fundidas (líquidas), liberam íons, portanto conduzem corrente elétrica. ·Substâncias moleculares, quando em solução, se sofrerem ionização, liberam íons e conduzem corrente elétrica. Se não sofrerem ionização não conduzem corrente.

Porque a solução composta por água e açúcar não conduz corrente elétrica?

É o segundo caso que citamos, da solução de água e açúcar. O açúcar (sacarose – C₁₂H₂₂O₁₁) é um composto molecular que sofre dissociação sem formar íons. As suas moléculas, que antes estavam agrupadas, são apenas separadas. Assim, por não conter carga, essa solução não conduz corrente elétrica.

Porque o sal conduz eletricidade quando dissolvido em água?

Porém, quando o sal, ou o cloreto de sódio (NaCl) é dissolvido nela, as moléculas do sal se dividem em duas partes, um íon de sódio e um íon de cloro. O íon de sódio possui um elétron faltando, o que o dá uma carga positiva. O íon do cloro possui um elétron extra, o que o dá uma carga negativa.