Questão 2 (3º dia) da 2ª fase da UNICAMP 2013
O carro flex pode funcionar com etanol ou gasolina, ou com misturas desses combustíveis. A gasolina comercial brasileira é formada por uma mistura de hidrocarbonetos e apresenta, aproximadamente, 25 % de etanol anidro em sua composição, enquanto o etanol combustível apresenta uma pequena quantidade de água, sendo comercializado como etanol hidratado.
a) Do ponto de vista das interações intermoleculares, explique, separadamente: (1) por que a gasolina comercial brasileira, apesar de ser uma mistura de hidrocarbonetos e etanol, apresenta-se como um sistema monofásico; e (2) por que o etanol combustível, apesar de ser uma mistura de etanol e água, apresenta-se como um sistema monofásico.
b) Em um tanque subterrâneo de gasolina comercial houve uma infiltração de água. Amostras do líquido contido no tanque, coletadas em diversos pontos, foram juntadas em um recipiente. Levando em conta as possíveis interações intermoleculares entre os componentes presentes no líquido, complete o desenho do recipiente na figura apresentada abaixo. Utilize, necessariamente, a legenda fornecida, de modo que fique evidente que houve infiltração de água.
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Resolução comentada
Resolução comentada
a) (1) Os hidrocarbonetos da gasolina são apolares e interagem entre si por forças de dipolo induzido (London). O etanol, \ce{CH3CH2OH}, tem uma cadeia carbônica apolar e um grupo \ce{-OH} polar. A parte apolar do etanol interage com os hidrocarbonetos por dipolo induzido, e isso permite a mistura. Como o etanol é minoria (cerca de 25 %), a parte polar não impede a miscibilidade, e o sistema fica em uma única fase.
(2) O etanol e a água são ambos polares e fazem ligações de hidrogênio entre si, pois o \ce{-OH} do etanol interage com o \ce{H2O}. Essas interações são de intensidade semelhante às ligações de hidrogênio que existem em cada líquido puro. Por isso os dois se misturam em qualquer proporção, formando uma só fase.
b) Quando entra água na gasolina comercial, o etanol, que tem o grupo \ce{-OH}, interage por ligações de hidrogênio com a água, muito mais fortes que as interações dele com os hidrocarbonetos. O etanol migra então da gasolina para a água. O sistema fica com duas fases:
- Fase inferior: mistura de água e etanol (a mais densa), com ligações de hidrogênio.
- Fase superior: hidrocarbonetos (gasolina sem o etanol, a menos densa), apolares, interagindo por dipolo induzido.
No desenho do recipiente, aparecem duas camadas separadas por uma interface nítida: a de cima com a legenda de hidrocarbonetos e a de baixo com a legenda de água e etanol. Isso evidencia a infiltração de água.
Resposta: duas fases, com hidrocarbonetos em cima e água + etanol embaixo.
Assuntos: interações intermoleculares, miscibilidade e polaridade, ligações de hidrogênio.
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