Realizou-se um experimento, utilizando-se o esquema mostrado na figura, para medir a condutibilidade elétrica de soluções. Foram montados cinco kits contendo, cada um, três soluções de mesma concentração, sendo uma de ácido, uma de base e outra de sal. Os kits analisados pelos alunos foram:
Qual dos kits analisados provocou o acendimento da lâmpada com um brilho mais intenso nas três soluções?
A) Kit 1.
B) Kit 2.
C) Kit 3.
D) Kit 4.
E) Kit 5.
✍ Resolução Em Texto
Matérias Necessárias para a Solução da Questão
- Condutividade Elétrica em Soluções e Eletricidade Básica (Corrente e Potência)
- Eletrólitos (Fortes e Fracos)
- Funções Inorgânicas: Classificação de Ácidos, Bases e Sais quanto à força e solubilidade.
Tema/Objetivo Geral: Identificar o conjunto de substâncias (ácido, base e sal) que maximizam a corrente elétrica em uma solução, resultando na maior potência elétrica dissipada pela lâmpada e, consequentemente, no brilho mais intenso.
Nível da Questão
- Médio. A questão não envolve cálculos complexos, mas exige um conhecimento memorizado e preciso sobre a classificação de diversos ácidos, bases e sais. O erro acontece se o candidato não souber identificar quais substâncias são fortes/solúveis e quais são fracas/insolúveis, exigindo uma análise detalhada de 15 compostos.
Gabarito
- D) Kit 4. Este kit é o único que contém um ácido forte (HClO₄), uma base forte (NaOH) e um sal altamente solúvel (NaCl), garantindo que as três soluções gerem a máxima concentração de íons e, portanto, a maior corrente elétrica.
1️⃣ PASSO 1 – O QUE A QUESTÃO QUER? (O MAPA DA MINA)
Decodificação do Objetivo: Em bom português, a missão é encontrar qual dos cinco “kits” contém o trio de substâncias que, individualmente, fazem a lâmpada brilhar com a maior intensidade possível.
Simplificação Radical (A Analogia Central): Vamos decodificar o brilho da lâmpada. O brilho que vemos está diretamente ligado à Potência Elétrica (medida em Watts). A fórmula da potência nos diz que Potência = Voltagem x Corrente. A voltagem da tomada é constante, é a “força que empurra” a eletricidade. Portanto, para ter o máximo de brilho (Potência), precisamos da máxima Corrente Elétrica. Pense na solução como uma ponte que precisa ser atravessada por cargas elétricas para a lâmpada acender. Em um fio de metal, os elétrons fazem esse trabalho. Mas em uma solução, os íons são os transportadores de carga. O verdadeiro desafio aqui é encontrar o kit que libera a maior quantidade de “balsas” (íons) na “água” (solução) para transportar a maior quantidade de carga (formando a maior Corrente Elétrica) de um lado ao outro da “ponte”.
Plano de Ataque (O Roteiro da Investigação): Nosso plano será o seguinte:
- Estabelecer o critério de seleção: Reconhecer que precisamos de substâncias que gerem o máximo de íons (eletrólitos fortes).
- Analisar cada substância dos cinco kits, carimbando seus “dossiês” como “Forte/Solúvel” (muitos íons = alta corrente) ou “Fraco/Insolúvel” (poucos íons = baixa corrente).
- Identificar o único kit em que todos os três componentes são capazes de gerar uma corrente elétrica intensa.
2️⃣ PASSO 2 – DESVENDANDO AS FERRAMENTAS (A CAIXA DE FERRAMENTAS)
Para executar nosso plano, precisamos do dossiê de classificação de eletrólitos. Ele nos dirá quem são os melhores “liberadores de íons”.
🕵️♂️ DOSSIÊ DE CLASSIFICAÇÃO DE ELETRÓLITOS 🕵️♀️
| Categoria | Condição para ser “FORTE” (Gerar muitos íons = Alta Corrente) | Condição para ser “FRACO” (Gerar poucos íons = Baixa Corrente) |
| Ácidos | Hidrácidos: HCl, HBr, HI.<br>Oxiácidos: (Nº de Oxigênios – Nº de H) ≥ 2 | Hidrácidos: Os demais.<br>Oxiácidos: (Nº de O – Nº de H) < 2 |
| Bases | Formadas por metais do Grupo 1 (Alcalinos) ou Grupo 2 (Alcalino-terrosos). | Formadas pelos demais metais ou o Amônio (NH₄⁺). |
| Sais | Ser solúvel em água. (Ex: Sais de Grupo 1, Nitratos, Cloretos em geral). | Ser insolúvel ou pouco solúvel. (Ex: Haletos de prata, Sulfatos de Ca, Ba). |
3️⃣ PASSO 3 – INTERPRETAÇÃO GUIADA (MÃO NA MASSA)
Agora, vamos aplicar nosso dossiê para interrogar cada suspeito, avaliando o potencial de cada substância para gerar uma alta corrente elétrica.
- Análise do Kit 1:
- H₃BO₃ (Ácido Bórico): Ácido Fraco (3-3=0). ➡️ Resultado: Libera pouquíssimos íons, gerando uma corrente elétrica insignificante. ❌
- Mg(OH)₂ (Hidróxido de Magnésio): Base Fraca (é uma exceção do Grupo 2). ➡️ Resultado: Dissocia-se muito pouco, resultando em baixa concentração de íons e corrente fraca. ❌
- AgBr (Brometo de Prata): Sal Insolúvel. ➡️ Resultado: Praticamente não se dissolve para liberar íons. Corrente quase nula. ❌
- Veredito: O trio mais fraco. Nenhuma das três soluções consegue gerar a corrente necessária. Lâmpada praticamente apagada nos três testes.
- Análise do Kit 2:
- H₃PO₄ (Ácido Fosfórico): Ácido Moderado/Fraco (4-3=1). ➡️ Resultado: Liberação de íons é limitada, a corrente gerada é baixa. ❌
- Ca(OH)₂ (Hidróxido de Cálcio): Base Forte. ➡️ Resultado: Boa dissociação, libera bastante OH⁻ e Ca²⁺, gerando uma corrente forte. ✔️
- KCl (Cloreto de Potássio): Sal Solúvel. ➡️ Resultado: Dissolve-se completamente, criando uma alta concentração de íons K⁺ e Cl⁻. Corrente forte. ✔️
- Veredito: Um elo fraco na corrente. O ácido compromete o desempenho do kit, que não consegue o brilho máximo “nas três soluções”.
- Análise do Kit 3:
- H₂SO₄ (Ácido Sulfúrico): Ácido Forte (4-2=2). ➡️ Resultado: Ioniza-se vigorosamente, gerando uma corrente muito forte. ✔️
- NH₃·H₂O (Hidróxido de Amônio): Base Fraca. ➡️ Resultado: Ionização baixíssima, corrente muito fraca. ❌
- AgBr (Brometo de Prata): Sal Insolúvel. ➡️ Resultado: Não libera íons, não conduz corrente. ❌
- Veredito: Começou bem, mas a base e o sal são incapazes de sustentar uma corrente forte. Reprovado.
- 🚨 ARMADILHA CLÁSSICA! 🚨
CUIDADO! O erro mais comum aqui é focar em um único componente forte e se dar por satisfeito. Lembre-se da missão: a questão exige “brilho mais intenso nas três soluções“. Isso significa que precisamos de três soluções que, individualmente, consigam sustentar uma alta corrente elétrica. - Análise do Kit 4:
- HClO₄ (Ácido Perclórico): Ácido Forte (4-1=3). ➡️ Resultado: Um dos ácidos mais fortes que existem. Inunda a solução com íons H⁺ e ClO₄⁻, gerando corrente máxima. ✔️
- NaOH (Hidróxido de Sódio): Base Forte (Sódio é do Grupo 1). ➡️ Resultado: Dissociação completa em íons Na⁺ e OH⁻. Corrente máxima. ✔️
- NaCl (Cloreto de Sódio): Sal Solúvel. ➡️ Resultado: Dissolve-se totalmente, liberando um mar de íons Na⁺ e Cl⁻. Corrente máxima. ✔️
- Veredito: Perfeição. Um trio de campeões, todos capazes de gerar correntes elétricas altíssimas. Este é o nosso culpado.
- Análise do Kit 5:
- HNO₃ (Ácido Nítrico): Ácido Forte (3-1=2). ➡️ Resultado: Forte ionização, forte corrente. ✔️
- Zn(OH)₂ (Hidróxido de Zinco): Base Fraca. ➡️ Resultado: Dissociação muito limitada, corrente fraca. ❌
- CaSO₄ (Sulfato de Cálcio): Sal Pouco Solúvel. ➡️ Resultado: Libera poucos íons, incapaz de sustentar uma corrente intensa. ❌
- Veredito: Outro caso de um único astro que não consegue carregar o time. Reprovado.
- A Bússola (O Perfil do Culpado):
- Síntese do raciocínio: A investigação revelou que o brilho da lâmpada depende da potência, que por sua vez depende da corrente elétrica. A corrente em solução é sustentada por íons livres. Apenas o Kit 4 contém três substâncias que, em suas respectivas soluções, garantem uma concentração massiva de íons portadores de carga.
- Expectativa: A alternativa correta deve indicar o Kit 4, o único capaz de produzir três soluções de alta condutividade.
4️⃣ PASSO 4 – ALTERNATIVAS COMENTADAS (A AUTÓPSIA)
- A) Kit 1.
- Análise de Correspondência: Não corresponde. Este kit gera a menor quantidade de íons e, portanto, a menor corrente e o menor brilho.
- Conclusão: ❌ Alternativa incorreta.
- B) Kit 2.
- Análise de Correspondência: Não corresponde. O ácido fraco impede que o kit cumpra o requisito de brilho máximo nas três soluções.
- Conclusão: ❌ Alternativa incorreta.
- C) Kit 3.
- Análise de Correspondência: Não corresponde. A base fraca e o sal insolúvel são péssimos condutores, incapazes de gerar a corrente necessária.
- Conclusão: ❌ Alternativa incorreta.
- D) Kit 4.
- Análise de Correspondência: Correspondência perfeita. Ácido forte, base forte e sal solúvel. Este é o trio que maximiza a população de íons, a corrente elétrica, a potência e, finalmente, o brilho da lâmpada em todos os três testes.
- Conclusão: ✔️ Alternativa correta.
- E) Kit 5.
- Análise de Correspondência: Não corresponde. A base fraca e o sal pouco solúvel comprometem o desempenho geral do kit.
- Conclusão: ❌ Alternativa incorreta.
5️⃣ PASSO 5 – O GRAND FINALE (APRENDIZAGEM EXPANDIDA)
- Frase de Fechamento: A resposta correta é a D, pois o brilho da lâmpada é uma medida da potência elétrica, que depende diretamente da corrente; e a corrente na solução depende da quantidade de íons disponíveis, algo que o trio de eletrólitos fortes do Kit 4 maximiza com perfeição.
- Resumo-flash (A Imagem Mental): Mais Íons → Mais Carga em Movimento → Maior Corrente → Maior Potência → Mais Brilho!
- 🧠 Para ir Além (A Ponte para o Futuro): O mesmo princípio governa o funcionamento de uma bateria de carro. Dentro da bateria, há uma solução de ácido sulfúrico (H₂SO₄), um eletrólito forte, e placas de chumbo. As reações químicas nessas placas liberam e consomem íons e elétrons, criando uma corrente elétrica intensa o suficiente para girar o motor de arranque do veículo. Se a concentração de íons na solução da bateria diminuir (bateria “fraca”), a corrente máxima que ela pode fornecer cai, e ela não terá “potência” suficiente para ligar o carro — um paralelo exato com nossa lâmpada de brilho fraco.
