AULA PRÁTICA DE QUÍMICA GERAL Estudando a água parte 43 Comportamento da água com álcool - 2 9º NO DO ENSINO FUNDAMENTAL - 1º e 2º ANO DO ENSINO MÉDIO

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1 AULA PRÁTICA DE QUÍMICA GERAL Estudando a água parte 43 Comportamento da água com álcool - 2 9º NO DO ENSINO FUNDAMENTAL - 1º e 2º ANO DO ENSINO MÉDIO INTRODUÇÃO Na primeira parte sobre a mistura água e álcool, propusemos um experimento que possibilita sentir de modo tátil que o processo de dissolução de uma substância na outra libera calor para o ambiente. Ou seja, molhando as próprias mãos com álcool e logo depois com água, você pode sentir claramente uma leve sensação térmica de calor, enquanto um líquido se mistura no outro. A mistura água e álcool é muito importante dos pontos de vista comercial, industrial e cultural. As bebidas alcóolicas em geral possuem proporções diferentes de etanol, que naturalmente é obtido misturado à água durante os processos de fabricação, cuja etapa principal é a fermentação dos açúcares das plantas das quais são feitas. Ou seja, a mistura inicial obtida antes da etapa de fermentação contém, dentre várias outras substâncias, principalmente água e açúcares. Depois de convertidos os açúcares em álcool, a água ainda está presente, inalterada, porém dessa vez misturada ao álcool. Algumas bebidas passam então pelo processo de destilação para elevar o teor de álcool na mistura, além de eliminar outros compostos menos voláteis. Evolução da concentração de etanol em sucessivas destilações. Disponível (acesso: ): Destilação nada fácil A mistura álcool e água não é simples de ser separada. Em teoria, a destilação de laboratório que tenha a finalidade de separar esses dois componentes se baseia na diferença de pontos de ebulição, promovendo a vaporização do etanol a cerca de 78ºC e mantendo a água no estado líquido, já que ela ferve a 100ºC. Essa destilação é chamada de destilação fracionada, cuja finalidade é separar líquidos; enquanto a destilação simples se destina à separação de sólidos dissolvidos em um líquido. Mas, na prática, as coisas não acontecem de modo tão fácil. É praticamente impossível impedir que uma parcela significativa de água também vaporize junto com o álcool na faixa dos 78ºC. Ou seja, o

2 que se consegue com as primeiras destilações é simplesmente aumentar o teor de álcool, já que a maior parte da água continua no estado líquido, mas uma outra parte vaporiza com o álcool. Destilações sucessivas, então, podem ser realizadas, enquanto o teor de etanol vai aumentando. Mas, ainda há outro complicador: quando a proporção atinge cerca de 96% de etanol, forma-se uma mistura azeotrópica, que tem comportamento semelhante à de uma substância pura; ou seja, passa a ferver em temperatura constante, curiosamente em temperatura inferior às do álcool e da água. Em outras palavras, a destilação fracionada não é mais capaz de separar os componentes, pois eles entram em ebulição juntos. A partir desse ponto, então, há que se usar outros métodos para separar o restante de cerca de 4% de água; como, por exemplo, adicionar óxido de cálcio, CaO, que reage com água formando hidróxido de cálcio, Ca (OH)2, que é insolúvel em álcool e, portanto, pode ser filtrado. De volta às bebidas alcóolicas. No caso da fabricação de bebidas, não se deseja obter etanol puro. Ao contrário, cada bebida tem sua particularidade, história e origens culturais. A vodka, por exemplo, é destilada e redestilada até que o cheiro e sabor proveniente dos vegetais utilizados se reduza até não poderem mais ser percebidos. Mas, esse não é o objetivo das etapas de fabricação da cachaça ou do uísque, por exemplo, que trazem além do cheiro do álcool, outros aromas da cana-de-açúcar ou dos grãos utilizados como matéria prima, além do aroma da madeira usada no seu envelhecimento. Aromas da cachaça Mapa de aromas da cachaça. Essa ilustração é uma ferramenta para a descrição das notas aromáticas por parte dos degustadores especializados na percepção da qualidade das cachaças brancas ou envelhecidas. A construção desse mapa foi idealizada e realizada pelos autores Aline Bortoletto e Felipe Jannuzzi, que se basearam em pesquisas científicas e inspirados nas rodas de aromas de outras bebidas como conhaque, uísque, tequila e alimentos como queijos, pães e café. Disponível em site especializado, com download de imagem autorizado (acesso: ): gos/mapa-de-aromas-da-cachaca/

3 Portanto, no caso das bebidas, a intenção é obter um produto segundo características apropriadas ao seu consumo específico, de acordo com os hábitos dos consumidores; diferentemente da destilação de laboratório ou da indústria alcooleira, que visa obter o álcool puro ou quase puro. Uma coisa é certa: há uma grande afinidade entre essas duas substâncias, a ponto de ser difícil separá-las. E há várias outras situações fáceis de se verificar experimentalmente que comprovam essa afinidade: 1) A mistura é sempre homogênea, em qualquer proporção; 2) Há contração de volume quando acontece a mistura, em relação à soma das substâncias em separado; 3) Há liberação de calor no momento da mistura, comprovando uma diminuição da entalpia, o que comprova um aumento da estabilidade. EXPERIMENTO: MEDINDO UMA ESTRANHA CONTRAÇÃO DE VOLUME. Uma das características mais curiosas da mistura água e álcool é a contração de volume que esta apresenta em relação às somas dos volumes dos líquidos em separado. Um pequeno teste permite quantificar essa contração. MATERIAL A) Duas provetas de 100mL. B) Álcool etílico absoluto (100%), de preferência; ou comercial com 96ºGL. C) Água destilada, de preferência; ou de torneira. D) Funil de vidro ou de plástico. E) Pincel ou canetinha para identificação em vidro. PROCEDIMENTO 1. Pese duas provetas vazias de 100mL, secas e limpas. Anote os valores das pesagens. Identifique as provetas com os números 1 e Meça, com o máximo cuidado e exatidão, 50mL de etanol puro na proveta 1 de 100mL. 3. Pese novamente o conjunto etanol e proveta. Anote o valor. 4. Meça com cuidado e exatidão 50mL de água destilada, na proveta 2 de 100mL. 5. Pese o conjunto água e proveta. Anote o valor. 6. Com auxílio de um funil, transfira a água contida na proveta 2 para a 1, lentamente, com bastante cuidado para não haver perda de líquido por respingos. 7. Meça e anote o volume total da mistura.

4 OBSERVAÇÕES E QUESTÕES Álcool Massa da proveta vazia (g) Massa do conjunto (g) Massa do liquido (g) Volume do líquido (ml) Densidade (g/ml) Água Mistura ESPERADA REAL 1) O volume esperado da soma de 50mL de água e 50mL de álcool certamente é 100mL. Qual foi o volume total obtido na prática? Comente. 2) A água possui moléculas muito polares, devido à elevada eletronegatividade do elemento oxigênio (8O), que está ligado a um elemento ametálico pouco eletronegativo, que é o hidrogênio (1H). Assim, os elétrons das ligações covalentes ficam mais deslocados e se movimentam mais na região do oxigênio, que por isso é o polo negativo da molécula. No caso do etanol, há também o grupo OH ligado a um dos carbonos; ou seja, uma região muito polar na molécula, em oposição à parte apolar que é formada pelos elementos carbono (6C) e hidrogênio (1H), cujas ligações são muito pouco polarizadas. Devido à presença de grupos muito polares nas duas substâncias, há forças do tipo ligações de hidrogênio unindo as moléculas da água pura, do etanol puro e também na mistura de ambos. A que você atribuiria a contração de volume da mistura, sendo que o tipo de força intermolecular é o mesmo antes e depois de as substâncias terem sido misturadas? Comente e explique. 3) Considere o conceito de entropia ou desordem, em relação às moléculas antes (1) da mistura, ou seja, da água pura e do etanol puro, e depois (2) de realizada a mistura entre os dois. Sabendo que todos os sistemas na Natureza tendem sempre a uma maior entropia, explique: a) Em qual momento há menor e maior entropia, antes ou depois da mistura? Explique.

5 b) Por que se pode explicar que há grande tendência de água e álcool permanecerem misturados ao invés de separados? Explique. 4) Compare os valores obtidos de densidade da água e do álcool com os valores tabelados, a saber: 1g/mL para a água e 0,8g/mL para o etanol. Os resultados práticos obtidos podem ser considerados confiáveis? Comente. 5) Para misturas realizadas a 50% como foi o caso do experimento, qual seria a densidade esperada da mistura, caso não houvesse contração de volume? Comente, calcule e explique.