Questão 128 do ENEM 2022 — Química
Bebidas alcoólicas, algumas soluções desinfetantes ou até álcool combustível são exemplos de misturas constituídas por etanol (CH3CH2OH) e água. A “afinidade” entre esses líquidos é suficiente para possibilitar que a mistura formada por 500 mL de água e 500 mL de etanol origine uma solução de 970 mL, em um processo que envolve liberação de pequena quantidade de energia. De certa forma, isso constitui um problema para os fabricantes, uma vez que, para obterem um litro dessa mistura, necessitariam misturar mais do que 500 mL de cada um dos líquidos. Do ponto de vista da química, a que se deve essa variação de volume?
Resolução comentada
A questão pede a causa, do ponto de vista químico, de a mistura de 500 mL de água com 500 mL de etanol ocupar apenas 970 mL. O conceito é o das interações intermoleculares em misturas.
Tanto a água quanto o etanol têm grupos O–H e fazem ligações de hidrogênio entre suas próprias moléculas. Quando se misturam, cada molécula de etanol pode interagir com moléculas de água por ligações de hidrogênio, o que forma uma organização em que as moléculas se acomodam melhor, ocupando os espaços vazios entre elas. Isso explica também a pequena liberação de energia citada no enunciado: a formação de novas interações é um processo exotérmico.
Ao se aproximarem mais, as moléculas ocupam menos espaço no total, e o volume final fica menor que a soma dos volumes iniciais. Note que as moléculas em si não mudam: não há reação química nem alteração das ligações covalentes internas.
A resposta é o estabelecimento de interações intermoleculares (principalmente ligações de hidrogênio entre etanol e água). As ideias de redução do volume das moléculas ou de abaixamento da massa molecular erram porque as moléculas permanecem as mesmas; a de ligações covalentes mais fortes erra porque não ocorre reação; e a de diminuição da agitação das moléculas não explica a contração, pois a variação de energia é pequena e o efeito se deve ao arranjo entre as moléculas.