Neste artigo vamos mostrar como você pode montar um aparelho que indica se um material conduz eletricidade. O aparelho é muito fácil de ser montado, pois dispensa o uso de solda e usa componentes simples. Comentamos algumas maneiras em que ele pode ser usado para discussões sobre ligações químicas.
Faça o seu
Você vai precisar de:
- bateria de 9 volts;
- clipe de bateria;
- conector sindal;
- LED vermelho;
- resistor de 560 Ohms;
- hastes de rebite pop ou fio de cobre rígido ou barras de grafite;
- suporte de bateria 9V feito na impressora 3D;
- MDF 6 mm.
Cortamos a base do indicador de condutividade usando MDF de 6 mm de espessura. Para isso, usamos o corte a laser. Cortamos uma peça extra para ajudar a fixar o conector sindal na base.
Usamos este tipo de conector por que ele dispensa o uso de solda. Os componentes eletrônicos são fixados com parafusos. O conector é vendido como uma barra que você pode cortar dependendo do número de peças que serão conectadas. Nós cortamos um pedaço do conector com 4 partes.
Fizemos um suporte de bateria de 9V com a impressão 3D, que foi colado à base de MDF.
Prendemos os componentes no conector, como pode ser visto na imagem abaixo. O LED só funciona quando conectado na polaridade correta. A perna do polo positivo do LED deve estar próxima do fio vermelho (polo positivo). Os eletrodos podem ser hastes de rebites pop, pedaços de fio de cobre rígido ou mesmo pedaços de hastes grafite. Se usar grafite, tome muito cuidado ao parafusar para não quebrar as hastes.
Para completar o seu kit, você só precisa dos materiais que você vai testar a condutividade elétrica. Nós usamos uma série de materiais sólidos e de soluções aquosas.
É interessante que os alunos verifiquem a condutividade elétrica dos metais, já que essa é uma propriedade importante, que é discutida ao se explicar o modelo da ligação metálica e a presença de elétrons livres. Você pode usar pedaços de alumínio, cobre e aço, por exemplo. Outro material interessante é o grafite, pois ele também conduz eletricidade e é um exemplo especial de sólido covalente com elétrons delocalizados.
Os alunos podem verificar que compostos iônicos como o sal de cozinha (cloreto de sódio) não conduz eletricidade no estado sólido, mas conduz em solução aquosa. E podem contrastar isso com compostos covalentes moleculares como a glicose ou a sacarose, que não conduzem no estado sólido ou em solução aquosa. Para os testes em solução aquosa, é importante usar água destilada, pois o LED precisa de muito pouca corrente para acender, e a água da torneira pode conter íons suficientes para que ele acenda, embora com uma intensidade menor). Se você usar açúcar (sacarose), faça um teste para ver se ele não vai acender o LED. Dependendo da pureza do açúcar, ele também pode conter íons.
Usando em sala de aula
Se você vai usar este aparelho indicador da condutividade elétrica para discutir questões relacionadas com ligações químicas, nossa sugestão é de que você use este experimento em conjunto com outros que investigam outros aspectos importantes das propriedades de materiais com diferentes tipos de ligações. Por exemplo, os alunos podem investigar se as substâncias são solúveis em água ou em um solvente apolar (como o limoneno ou aguarrás). Você pode também fornecer as temperaturas de fusão das substâncias, que dão uma ideia da intensidade das ligações e da presença ou não de moléculas (contrastando com a existência de retículos cristalinos conectados por ligações químicas e não interações moleculares).
Finalmentes
O indicador de condutividade é um recurso simples e que permite discussões muito ricas com os estudantes. Esta versão é fácil de se montar, não necessitando de solda. Além disso, essa montagem é muito mais segura do que aquelas que usam lâmpadas incandescentes ligadas na tomada (110 volts), e que só poderiam ser utilizadas como demonstração do professor e não como experimento realizado pelos alunos.
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