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Condução
através do vidro
(Condução
eletrolítica nos corpos sólidos)
Prof.
Luiz Ferraz Netto
leobarretos@uol.com.br
Objetivo
O
experimento em questão põe em evidência a condução eletrolítica
através de um tubo de vidro, quando fortemente aquecido pela chama do
bico de Bunsen.
Resumo
teórico
A condutibilidade elétrica nos
metais está estruturada, como sabemos, no movimentos dos elétrons neles
contidos. Em certos corpos sólidos todavia, sobretudo nos sais, essa
condutibilidade se baseia em outros tipos de portadores de carga
elétrica, que no caso são íons positivos e negativos, ou seja, átomos
com uma ou mais cargas elétricas elementares 'e'. Este tipo de
condutividade, na qual se efetiva uma migração de átomos (incompletos),
se denomina condutibilidade eletrolítica.
O vidro, em temperatura elevada, constitui um exemplo de tais corpos.
Nosso experimento põe isso em destaque.
Procedimento
Tomemos um tubo de vidro (6mm, típico
da vidraria de química) e enrolemos varias vezes, no mesmo, dois fios de
cobre (sem o esmalte isolante), de modo que os dois condutores fiquem
afastados cerca de 0,5 cm um dos outro (veja ilustração).
Conectemos esses fios à rede elétrica domiciliar (a corrente alternada
é preferível à contínua), intercalando uma lâmpada incandescente e
aqueçamos com a chama do bico da Bunsen a região do tubo compreendida
entre os dois fios. Depois de um curto intervalo de tempo, antes mesmo que
o tubo se apresente ao rubro, se observa a produção de ligeiras faíscas
brancas nos dois fios; simultaneamente a lâmpada começa a brilhar, de
início fracamente e com boa intensidade logo após. A própria passagem
da corrente faz com que o tubo chegue ao rubro e, ao cabo de pouco tempo,
pode-se retirar a chama do bico de Bunsen sem que a corrente pare de
circular. Geralmente o tubo se funde após decorrido algum tempo.
Material
Na
ilustração da montagem, destacamos:
(a)
tubo
de vidro, diâmetro 6 mm, comprimento 12 a 15 cm;
(b)
fio de cobre no 16 ou 14, sem verniz isolante;
(c)
bico de Bunsen e
(d)
lâmpada incandescente de 40, 60 ou 100 W.
Notas
1) Numa variante de menor impacto demonstrativo, a
lâmpada incandescente pode ser substituída por uma lâmpada néon,
modelo com base de rosca padrão. Nesse experimento, a tensão de
alimentação pode ser 110 ou 220 V, indiferentemente. O brilho da
lâmpada será controlado pelo ajuste da chama.
2) Por um procedimento eletrolítico é possível fazer com que o sódio
atravesse um recipiente de vidro; este fenômeno se utiliza para obter um
precipitado de sódio completamente puro no interior de um recipiente de
vidro onde reina vácuo (para certas investigações ópticas e
elétricas).
O fundo do recipiente de vidro é imerso em uma cápsula que contém um
sal de sódio fundido (nitrato de sódio, que é um condutor
eletrolítico), e esta é aquecida, junto com a parte submersa do
recipiente de vidro, até cerca dos 300 oC. O pólo positivo de
uma fonte de corrente, sob alta tensão, é ligada ao sal fundido e o
pólo negativo se conecta a um catodo incandescente situado dentro do
recipiente. Através deste se produz uma descarga entre o catodo e o ponto
aquecido da parede, que funciona como anodo, passando uma corrente
através do vidro que, nessa temperatura se torna condutor. Os portadores
de carga positiva são os íons de Na+ do vidro
(constituído essencialmente de silicato sódico). Estes íons migram para
o interior do recipiente e se depositam sob a forma de sódio metálico
sobre a parede interior, sendo substituídos por novos íons procedentes
do sal fundido, de modo que o vidro não muda sua composição.
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