PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão Q06 da 2ª fase da FUVEST 2007
A Agência Nacional do Petróleo (ANP) estabelece que o álcool combustível, utilizado no Brasil, deve conter entre 5,3% e 7,4% de água, em massa. Porcentagens maiores de água significam que o combustível foi adulterado. Um método que está sendo desenvolvido para analisar o teor de água no álcool combustível consiste em saturá-lo com cloreto de sódio, \ce{NaCl}, e medir a condutividade elétrica da solução resultante. Como o \ce{NaCl} é muito solúvel em água e pouco solúvel em etanol, a quantidade de sal adicionada para saturação aumenta com o teor de água no combustível. Observa-se que a condutividade elétrica varia linearmente com o teor de água no combustível, em um intervalo de porcentagem de água que abrange os limites estabelecidos pela ANP.
a) Explique por que o etanol (\ce{CH3CH2OH}) forma mistura homogênea com água em todas as proporções.
b) Faça um desenho, representando os íons \ce{Na+} e \ce{Cl-} em solução aquosa e mostrando a interação desses íons com as moléculas de água.
c) Esboce um gráfico que mostre a variação da condutividade elétrica da mistura combustível, saturada com \ce{NaCl}, em função do teor de água nesse combustível. Justifique por que o gráfico tem o aspecto esboçado.
Reportar erro na questão
Resolução comentada
a) O etanol tem um grupo hidroxila (\ce{-OH}), que é polar e faz ligações de hidrogênio com a água. A cadeia apolar \ce{CH3CH2-} é curta e pouco atrapalha. As ligações de hidrogênio etanol–água são tão fortes quanto as que existem entre as moléculas de cada substância pura. Assim, as moléculas se misturam sem limite de proporção, formando uma única fase.
Resposta: a hidroxila do etanol faz ligações de hidrogênio com a água, e a cadeia apolar é curta, então a mistura é homogênea em qualquer proporção.
b) A água é polar: o oxigênio tem carga parcial negativa (\delta-) e os hidrogênios têm carga parcial positiva (\delta+). Por isso, a interação é íon–dipolo, e a solvatação (hidratação) ocorre assim:
- em volta do \ce{Na+}, as moléculas de água ficam com o oxigênio (\delta-) voltado para o íon;
- em volta do \ce{Cl-}, as moléculas de água ficam com os hidrogênios (\delta+) voltados para o íon.
Esquema:
H H H O H
\ / \ /
O ··· Na+ H-O ··· Cl- (cada Cl- cercado por vários H das águas)
No desenho, coloque o \ce{Na+} no centro, rodeado por várias moléculas de \ce{H2O} com o O apontando para ele. Faça o mesmo com o \ce{Cl-}, com os H apontando para ele.
Resposta: desenho com \ce{Na+} cercado pelos oxigênios das águas e \ce{Cl-} cercado pelos hidrogênios das águas (interação íon–dipolo).
c) Quanto maior o teor de água, mais \ce{NaCl} se dissolve até saturar, pois o sal é muito solúvel em água e pouco em etanol. Mais sal dissolvido significa mais íons \ce{Na+} e \ce{Cl-} livres, que conduzem a corrente. Logo, a condutividade aumenta com o teor de água. O enunciado diz que a variação é linear no intervalo que abrange os limites da ANP (5,3% a 7,4%).
O gráfico é uma reta crescente: no eixo x vai o teor de água (% em massa), com os valores 5,3 e 7,4 marcados, e no eixo y vai a condutividade elétrica.
cond.
| /
| /
| /
| /
|____/______________ % de água
5,3 7,4
Resposta: reta crescente da condutividade em função do % de água, porque mais água dissolve mais \ce{NaCl} na saturação, e há mais íons em solução.
Assuntos: Polaridade e solubilidade, Ligações iônica e metálica, Forças intermoleculares.
Reportar erro na resolução
Ver como caiu na prova
