A mistura água e etanol forma uma solução ideal? Por que o volume na formação de uma solução usando estes dois componentes não é aditivo?
Passo 1
O enunciado pergunta se a mistura de água e etanol se comporta como uma solução ideal e por que, ao formarmos essa solução, o volume resultante não é simplesmente a soma dos volumes iniciais. Para responder vamos usar conceitos de termodinâmica de soluções: definição de solução ideal, entalpia e volume de mistura, e volume molar parcial.
Passo 2
Uma solução é dita ideal quando, ao misturar os componentes, a entalpia de mistura é zero (
) e o volume de mistura também é zero (
). Isso ocorre se as interações entre moléculas A–A, B–B e A–B forem idênticas. Em tal caso, as propriedades parciais de cada componente na mistura (entalpia e volume parciais) coincidem com as dos líquidos puros.
Passo 3
No sistema água–etanol as interações etanol–água são dominadas por ligações de hidrogênio mais fortes e numa geometria diferente das interações H-ligações água–água ou etanol–etanol. Como consequência, há liberação de calor na mistura (
), o que já indica desvio negativo de idealidade em termos de entalpia.
Passo 4
Para o volume, definimos o volume molar parcial de cada componente
como
. O volume total da solução vale
Em solução ideal teríamos
, o volume molar puro de
, e portanto
Porém, em água–etanol observa-se
, resultando em
. No caso, ocorre contração volumétrica (
) porque as moléculas de água e etanol se “encaixam” melhor, ocupando menos espaço.
Passo 5
Como há variação de entalpia (
) e de volume (
), a mistura água–etanol não é ideal. O volume não é aditivo justamente porque o volume molar parcial de cada componente difere do volume molar puro, devido às interações específicas (ligações de hidrogênio) que provocam contração ao misturar.
Resposta
Não, água e etanol não formam solução ideal. O volume não é aditivo porque, em solução real, o volume molar parcial de cada componente difere do volume molar puro, resultando numa contração volumétrica (
) em função das interações específicas (ligações de hidrogênio) entre as moléculas.