O que aconteceria (e porque) se fossem misturadas as seguintes substâncias:
água e etanol?

Passo 1

O enunciado pergunta o que acontece quando misturamos água e etanol e por quê. O conteúdo envolve miscibilidade de líquidos polares, interações de hidrogênio, entalpia de mistura e alterações de volume.

Passo 2

Água e etanol são moléculas polares que possuem grupos –OH capazes de formar ligações de hidrogênio. Ao misturá-las, as moléculas de etanol inserem-se na rede de hidrogênio da água, formando novas ligações H-bond entre o átomo de hidrogênio de uma e o oxigênio da outra. Essas interações água–etanol são tão fortes ou mais fortes do que as interações água–água e etanol–etanol originais, o que torna a mistura espontaneamente homogênea (totalmente miscível).

Passo 3

A formação dessas novas ligações de hidrogênio libera energia, portanto a entalpia de mistura é negativa. Em notação química isso se escreve
\Delta H_{\text{mix}} < 0
ou seja, a mistura é exotérmica e a temperatura do sistema sobe ligeiramente ao misturar.

Passo 4

Além da liberação de calor, a reorganização das moléculas reduz os espaços “vazios” entre elas, provocando contração volumétrica. Na prática, o volume final da solução fica cerca de \,4\% menor que a soma dos volumes individuais dos componentes puros.

Passo 5

Como consequência das interações não ideais entre água e etanol, a solução exibe desvio negativo da Lei de Raoult e forma um azeótropo aproximado com \,95{,}6\% (v/v) de etanol, ponto em que o líquido e o vapor possuem a mesma composição e não podem ser separados por destilação simples.

Resposta

Ao misturar água e etanol forma-se uma solução completamente homogênea por ligações de hidrogênio água–etanol. A mistura é exotérmica \Delta H_{\text{mix}}<0, liberando calor, e ocorre contração de volume de cerca de \,4\%. Além disso há desvio negativo da Lei de Raoult, resultando em um azeótropo em torno de \,95{,}6\% de etanol.

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