Em vazamentos ocorridos em refinarias de petróleo, que extravasam para rios, lagos e oceanos, verifica-se a utilização de barreiras de contenção para evitar a dispersão do óleo. Nesses casos, observa-se a formação de um sistema heterogêneo onde o petróleo fica na superfície desses recursos hídricos. Sobre o sistema acima descrito é correto afirmar que a água e o petróleo não se misturam porque:
a) se apresentam em estados físicos diferentes
b) apresentam densidades diferentes, e o petróleo fica na superfície devido a sua maior densidade
c) apresentam moléculas com polaridades diferentes, e o petróleo fica na superfície devido a sua menor densidade.
d) a viscosidade da água é maior que a do petróleo.
a) se apresentam em estados físicos diferentes
b) apresentam densidades diferentes, e o petróleo fica na superfície devido a sua maior densidade
c) apresentam moléculas com polaridades diferentes, e o petróleo fica na superfície devido a sua menor densidade.
d) a viscosidade da água é maior que a do petróleo.
Passo 1
O enunciado descreve um derramamento de petróleo em água (rio, lago ou oceano) e pergunta por que a água e o petróleo não se misturam. O enunciado também informa que o petróleo fica na superfície. As alternativas dadas são:
a) se apresentam em estados físicos diferentes
b) apresentam densidades diferentes, e o petróleo fica na superfície devido a sua maior densidade
c) apresentam moléculas com polaridades diferentes, e o petróleo fica na superfície devido a sua menor densidade.
d) a viscosidade da água é maior que a do petróleo.
a) se apresentam em estados físicos diferentes
b) apresentam densidades diferentes, e o petróleo fica na superfície devido a sua maior densidade
c) apresentam moléculas com polaridades diferentes, e o petróleo fica na superfície devido a sua menor densidade.
d) a viscosidade da água é maior que a do petróleo.
O que é pedido: identificar a justificativa correta para a imiscibilidade (não mistura) e para o fato do petróleo permanecer na superfície.
Passo 2
Entender o que significa “misturar” e o que determina miscibilidade. Dois líquidos são miscíveis quando suas moléculas interagem de forma favorável de modo que se forma uma solução homogênea. A regra prática usada em química é a regra “semelhante dissolve semelhante”: solventes polares tendem a dissolver substâncias polares; solventes não polares dissolvem substâncias não polares. Essa regra vem das interações intermoleculares: se romper ligações fixas entre moléculas do solvente para acomodar soluto custa energia, então é favorável quando novas interações soluto–solvente compensam isso.
Passo 3
Explicar polaridade e forças intermoleculares de forma simples.
- Moléculas polares têm distribuição desigual de cargas (ex.: água), o que permite dipolos e ligações de hidrogênio. Essas interações são relativamente fortes.
- Moléculas apolares (como os hidrocarbonetos do petróleo) têm distribuição de carga mais uniforme e interagem principalmente por forças de London (forças de dispersão), que são mais fracas e de natureza diferente.
Quando uma molécula polar tentaria se misturar com uma apolar, não há boas interações compensatórias: misturar significaria quebrar ligações fortes (ex.: ligações de hidrogênio entre moléculas de água) sem formar interações igualmente fortes com as moléculas apolares — isso é energeticamente desfavorável, logo elas não se misturam bem.
Passo 4
Aplicando ao caso água vs. petróleo:
- A água é uma substância polar e forma extensiva rede de ligações de hidrogênio entre suas moléculas.
- O petróleo é uma mistura de hidrocarbonetos majoritariamente apolar (moléculas não polares).
Portanto, por causa da diferença de polaridade e das diferentes forças intermoleculares, a mistura água–petróleo é energeticamente desfavorável: elas tendem a permanecer como duas fases separadas (imiscíveis).
Passo 5
Explicar por que o petróleo fica na superfície (densidade). A posição vertical (flutuar ou afundar) é controlada pela densidade média das substâncias. Valores típicos:
- densidade da água:
- densidade do petróleo (varia conforme a fração):
Como, o petróleo é menos denso e, por isso, tende a flutuar e formar uma camada na superfície. Isso é um efeito puramente mecânico/gravítico, independente da miscibilidade.
Passo 6
Análise das alternativas (passo a passo, como analisar numa prova):
- a) “se apresentam em estados físicos diferentes” — incorreto, porque ambos são líquidos no cenário descrito.
- b) “apresentam densidades diferentes, e o petróleo fica na superfície devido a sua maior densidade” — parcialmente correta quanto à densidade diferente, mas afirma que o petróleo tem maior densidade, o que é falso; na realidade tem menor densidade. Logo, alternativa incorreta.
- c) “apresentam moléculas com polaridades diferentes, e o petróleo fica na superfície devido a sua menor densidade.” — esta afirmação junta as duas razões corretas: (1) diferença de polaridade explica a imiscibilidade; (2) menor densidade do petróleo explica que ele fica sobre a água. Está consistente com os fatos físicos e químicos anteriores.
- d) “a viscosidade da água é maior que a do petróleo.” — mesmo que viscosidades possam diferir, viscosidade é a resistência ao escoamento e não explica por que as substâncias não se misturam nem por que o petróleo flutua; portanto não responde corretamente à pergunta.
Passo 7
Como raciocinar rápido na prova: procure palavras-chave — “não se misturam” sugere polaridade/forças intermoleculares; “fica na superfície” sugere comparar densidades e lembrar que substância com densidade menor flutua. Combine as duas ideias e escolha a alternativa que contenha ambas corretamente (polaridade diferente + petróleo menos denso).
Resposta
c)