Iniciante
a) No teste, há a adição de água à gasolina. Enquanto aquela é um composto altamente polar, a gasolina é uma mistura majoritariamente de hidrocarbonetos (como o octano), compostos de carbono e hidrogênio que são altamente apolares. Pelo princípio de “semelhante dissolve semelhante”, conclui-se que gasolina e água não são miscíveis entre si, o que explica a separação de fases observada.
b) Há a separação de duas fases; a superior, que é a fase orgânica, apresenta apenas octano como componente segundo a consideração do enunciado, enquanto a fase inferior é composta por etanol e água (sendo, assim, a fase aquosa).
c) A densidade das fases é o fator que determina a disposição característica: a fase orgânica (do octano) apresenta densidade menor que a fase aquosa, de modo que se encontra superior.
d) Não, não seria: embora a separação de fases (em orgânica e aquosa) ainda exista, há uma inversão da ordem das fases – a fase superior passa a ser a aquosa. Isso se dá, porque a densidade do clorofórmio é maior que a da água, de modo que passa a ser a fase inferior.
Intermediário
a) Sabe-se que a fração de etanol na gasolina é de 27%. Assim, em 50mL de gasolina há 0,27.50 = 13,5mL de etanol. Assim, a fase orgânica (composta majoritariamente por octano) apresenta 50-13,5 = 36,5mL (que é o volume restante de retirar o álcool do volume original de combustível), isto é, o volume final da fase orgânica deve ser de 36,5mL.
b) A fase aquosa sofreu um acréscimo de 20mL com a realização do teste. Isso indica, pois, que havia 20mL de álcool no combustível. Como o volume total da fase orgânica era de 50mL, sabe-se que a fração de álcool é de 20/50 = 40%, que é superior à permitida pela legislação vigente. Assim, não está de acordo.
c) Sejam definidas as variáveis Ve como o volume de etanol presente na amostra de gasolina (que vai ser extraído para a fase aquosa), Vaqf como o volume final da fase aquosa, Vaqo como o volume inicial da fase aquosa, Vorgo como o volume inicial da fase orgânica e we como a fração (V/V) de etanol na gasolina.
Sabe-se que o aumento do volume da fase aquosa é devido ao etanol, assim: Ve = Vaqf - Vaqo
Da definição de fração de etanol na gasolina: we = Ve / Vorgo
Combinando as expressões acima, obtém-se a relação pedida: we = (Vaqf - Vaqo) / Vorgo
Avançado
a) Tanto as moléculas de água quanto as de etanol apresentam a ligação altamente polarizada O-H, o que possibilita a formação de ligações de hidrogênio intermoleculares, as quais, sendo bastante fortes, permitem que etanol e água interajam fortemente; dessa forma, como a cadeia orgânica do etanol é pequena o suficiente, água e álcool etílico apresentam miscibilidade infinita.
b) A ordem crescente de polaridade molecular é: 1-pentanol < 1-butanol < 1-propanol < etanol < metanol. Analisando-se a série de solubilidade em meio aquoso (1-pentanol < 1-butanol < 1-propanol < etanol ≈ metanol), percebe-se que há uma relação direta, que é explicada pelo princípio do “semelhante dissolve semelhante”: quanto mais polar o composto, melhor ele dissolve em água (solvente polar), de forma geral.
c) Não, não seria: como o 1-pentanol é muito mais solúvel em octano do que em água, a adição de água não seria capaz de extrair esse aditivo da gasolina; assim, não haveria alteração de volume das fases, de modo que o teste se apresentaria inútil.
d) Sim, seria: o metanol é infinitamente solúvel em água, assim como o etanol; dessa forma, o teste se daria exatamente da mesma maneira que o original para testar etanol, sendo, pois, válido.