Condutividade Elétrica

'

Introdução Teórica

A corrente elétrica é usada para especificar o caráter elétrico de um material. Ela é inversamente proporcional à resistividade e é indicativa da facilidade com a qual um material é capaz de conduzir uma corrente elétrica.

Para que haja condução de corrente elétrica é necessária a presença de elétrons livres, com mobilidade. Os compostos iônicos não conduzem corrente na fase sólida (quando os elétrons estão firmemente ligados uns aos outros), mas conduzem na fase líquida ou em solução aquosa, quando os íons adquirem mobilidade.

O composto que se dissolve originando uma solução que conduz corrente elétrica (solução eletrolítica) é chamado de eletrólito. Logo, aqueles compostos que mesmo em solução não conduzem eletricidade são denominados não-eletrólitos.

Aplicação prática

Imagine a seguinte situação:

Substâncias que fazem o circuito fechar e que permitem condução de corrente entre os eletrodos
- A. Metais sólidos e líquidos,
- B. Grafite sólido, pois é um composto covalente,
- C. Compostos iônicos (metal + ametal) fundidos ou em solução aquosa,
- D. Ácidos em solução aquosa, a força do ácido determina a intensidade do brilho da lâmpada.

Experimento

A experiência necessita de corrente alternada, lâmpada e eletrodos.

Duas condições devem ser satisfeitas para que o circuito esteja fechado e que a lâmpada possa acender: devem ser substâncias que apresentam cargas elétricas e as cargas elétricas devem ter mobilidade.
- e.1 – Sal de cozinha, cloreto de sódio (composto iônico), não conduz corrente, as cargas elétricas existem mas não há mobilidade dessas cargas. Agora se adicionarmos água na reação, haverá mobilidade das cargas pois o composto iônico (cloreto de sódio) estará na forma aquosa, ou seja, dissolvido em solução. Assim a lâmpada irá acender com brilho forte.
- e.2 – Açúcar (composto molecular) não acenderá a lâmpada. Tanto em substância pura ou na forma aquosa. Pois os composto moleculares não permitem a passagem de corrente, a não ser que seja um ácido.
- e.3 – Álcool por ser um composto molecular, não conduz corrente, sendo com água ou sem água.
- e.4 – Vinagre, mesmo sendo um composto molecular, por ser um ácido ele permite a passagem de corrente. Mas por ser um ácido fraco ele trará um brilho com baixa intensidade para a lâmpada.
- e.5 – Grafite (composto covalente), permite a corrente elétrica entre os eletrodos. O carbono grafite é uma das formas alotrópicas do carbono. O carbono grafite é bom condutor de energia elétrica, pois seus átomos encontram-se dispostos em planos, de modo que há uma nuvem eletrônica comum a todos os átomos entre cada plano. Através desta nuvem os elétrons podem movimentar-se facilmente pela estrutura sólida da grafite, tornando-a um bom condutor de eletricidade.
- e.6 – Metal. No caso, o metal utilizado foi o papel alumínio. Conduz corrente elétrica os metais na forma sólida ou na forma liquida. Possui brilho intenso.

Compostos iônicos (ex. bases e sais) quando dissolvidos em água ou fundidos sofrem dissociação, ou seja, os íons já existentes nestes compostos são separados. Os íons constituintes dos compostos iônicos possuem cargas positivas(cátions) e cargas negativas(ânions) e quando em solução aquosa formam as chamadas soluções eletrolíticas, que conduzem a corrente elétrica. Note que a separação dos íons (dissociação) gera pólos (positivos e negativos).

Compostos moleculares (ex. ácidos, açucar) quando dissolvidos em água geram soluções que conduzem e que não conduzem a corrente elétrica, em outras palavras, dependendo do composto molecular dissolvido pode-se gerar soluções eletrolíticas e não-eletrolíticas. Os ácidos quando em solução aquosa geram íons, ou seja, sofrem a chamada ionização, que vem ser a formação "forçada" de íons pela água, já que na molécula original do ácido não há ions. Formando íons, ou seja, cargas positivas e negativas, os ácidos quando em solução aquosa conduzem a corrente elétrica formando assim as chamadas soluções eletrolíticas. Note que somente no caso de a substância ser um ácido há formação de íons (ionização) gerando pólos (positivos e negativos), e por isso ocorre a condução de corrente elétric

Experimento prático

- https://www.youtube.com/watch?v=CNUAkUJZM1E

- https://www.youtube.com/watch?v=yp-lK-quXr8&feature=youtu.be (recomendado)

Questões

1. Porque a sacarose não conduz corrente elétrica e porque o NaCl só conduz corrente elétrica dissolvido em água?
- Porque sacarose é um composto molecular, ou seja, é formado por ligações covalente intramoleculares, logo, em geral, compostos moleculares não tem íons, por isso não são capazes de conduzir corrente elétrica. Já o NaCl é um composto iônico, já possui íons, quando jogado em água se dissocia (separa os íons), conduzindo corrente elétrica.

2. Porque os ácidos conduzem corrente elétrica em solução aquosa se são compostos moleculares?
- Os ácidos em solução aquosa liberam H+, e por isso a solução fica ionizada, e por isso conduz corrente elétrica. Ex: HCl -> H+ Cl-. Mas ácidos não são compostos moleculares. Alguns são, mas a maioria é composto por ligações iônicas. Lembrando que a força do ácido influencia na condutibilidade dele.

3. Comparando Ferro, Prata e Ouro, qual possui melhor condutividade elétrica?
- Constitui engano achar que o ouro é o melhor condutor elétrico. Na temperatura ambiente, no planeta Terra, o material melhor condutor elétrico ainda é a prata. Relativamente, a prata tem condutividade elétrica de 108 %; o cobre 100 %; o ouro 70 %; O ouro, em qualquer comparação, seja no mesmo volume, ou na mesma massa, sempre perde em condutividade elétrica ou térmica para o cobre. Entretanto, para conexões elétricas, em que a corrente elétrica deve passar de uma superfície para outra, o ouro leva muita vantagem sobre os demais materiais, pois sua oxidação ao ar livre é extremamente baixa, resultando numa elevada durabilidade na manutenção do bom contato elétrico. Uma conexão entre superfícies de cobre, soldada com prata constitui a melhor combinação para a condução da eletricidade ou do calor entre condutores distintos.
  - Tabela de Condutividades Elétricas
  - Material Condutividade (S.m/mm2)
  - Prata 62,5
  - Ouro 43,5
  - Ferro puro 10,2