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Descubra as razões químicas que impedem o etanol de congelar rapidamente, ao contrário da água, mesmo em baixas temperaturas
Uma garrafa de etanol, tipo mais comum de álcool, não congela em um freezer comum. Mesmo exposto a temperaturas extremamente baixas, esse líquido permanece fluido.
Isso acontece devido às características químicas do etanol e às forças intermoleculares que atuam entre suas moléculas.
Para entender essa questão, é importante compreender por que os líquidos congelam e como as interações moleculares influenciam esse processo.
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Como ocorre o congelamento de um líquido
O congelamento é a transformação de um líquido em sólido. Esse processo ocorre quando a temperatura do líquido cai o suficiente para reduzir sua energia interna.
Com a perda de calor, as moléculas se movem mais lentamente e se aproximam umas das outras, formando um arranjo mais organizado.
Cada substância tem um ponto de congelamento específico.
A água, por exemplo, solidifica a 0°C. O etanol, por outro lado, precisa de uma temperatura muito mais baixa para congelar: -114°C. Isso significa que um freezer doméstico comum, que opera em torno de -15°C, não é suficiente para transformar o etanol em sólido.
A diferença entre os pontos de congelamento da água e do etanol está relacionada às forças intermoleculares que atuam em cada uma dessas substâncias.
Forças intermoleculares
As moléculas interagem entre si por meio de diferentes tipos de forças intermoleculares. Essas forças determinam quão próximas às moléculas ficam umas das outras e influenciam a transição entre os estados físicos.
Os gases possuem forças intermoleculares muito fracas, permitindo que as moléculas se movimentem livremente. Nos sólidos, essas forças são fortes, mantendo as moléculas organizadas e fixas.
Os líquidos apresentam uma situação intermediária, onde as forças intermoleculares permitem certa mobilidade, mas ainda mantêm as moléculas relativamente próximas.
Entre as forças intermoleculares, a ligação de hidrogênio é uma das mais fortes.
Essa ligação ocorre quando um átomo de hidrogênio, ligado a um elemento altamente eletronegativo como oxigênio, níquel ou flúor, interage com outro átomo eletronegativo.
Comparando a água e o etanol (álcool)
A água possui uma estrutura molecular que favorece a formação de várias ligações de hidrogênio. Cada molécula de água pode formar até quatro ligações de hidrogênio com moléculas vizinhas.
Essa forte interação faz com que as moléculas fiquem muito próximas, resultando em um ponto de congelamento relativamente alto, de 0°C.
Já o etanol, apesar de também conter um grupo -OH capaz de formar ligações de hidrogênio, não possui a mesma capacidade da água. Sua estrutura inclui uma cadeia carbônica, que reduz a polaridade da molécula e enfraquece a capacidade de formação de ligações de hidrogênio.
Como resultado, as moléculas de etanol se mantêm mais afastadas e possuem uma interação mais fraca entre si.
Isso explica por que o etanol não congela facilmente. Como suas moléculas não se atraem com a mesma intensidade que as moléculas de água, é necessário reduzir drasticamente a temperatura para que elas se organizem em uma estrutura sólida.
A influência da polaridade molecular
A polaridade de uma molécula indica a distribuição de cargas elétricas dentro dela. Quanto maior a polaridade, maior a capacidade de formação de ligações intermoleculares fortes.
A água é altamente polar, o que facilita a formação de ligações de hidrogênio fortes. O etanol, por sua vez, tem uma região apolar em sua estrutura, diminuindo sua capacidade de formar essas interações.
A diferença na polaridade também explica a elevada volatilidade do etanol. Como suas forças intermoleculares são mais fracas, as moléculas se desprendem facilmente do líquido e evaporam rapidamente, mesmo em temperaturas moderadas.
Por que o etanol se recusa a congelar
Dado que o etanol tem forças intermoleculares fracas e uma polaridade reduzida, suas moléculas não se atraem com a intensidade necessária para formar um sólido com facilidade.
Isso significa que, para congelar, é preciso reduzir sua temperatura a níveis extremamente baixos, até atingir -114°C.
Essa característica tem aplicações práticas importantes. O etanol é utilizado como anticongelante em situações onde a água congelaria facilmente, como em soluções para limpeza de para-brisas de automóveis e em processos laboratoriais.
Mesmo em um freezer doméstico a -15°C, uma garrafa de álcool permanecerá líquida. Isso ocorre porque suas moléculas são incapazes de se organizar em um arranjo sólido sob essa temperatura.
Com informações de Science ABC.
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