Para entendermos como é realizada essa medida, precisamos primeiro entender como funciona o motor de explosão interna de quatro tempos. A seguir temos um esquema desse funcionamento:
No primeiro tempo, o pistão do motor desce e ocorre a injeção de uma mistura de vapor de gasolina e ar. O segundo tempo consiste na compressão da mistura, enquanto o pistão sobre. Já o terceiro tempo ocorre quando o pistão atinge o ponto máximo de seu percurso e nesse instante a vela de ignição lança uma faísca que provoca uma explosão e desloca o pistão para baixo. Nessa fase, parte da energia liberada na combustão é convertida em energia mecânica. No último tempo, o pistão sobe novamente, expulsando os gases formados na combustão e, posteriormente, o ciclo recomeça.
Os pontos que nos interessam são os tempos 2 e 3, quando ocorre a compressão da gasolina e a sua combustão, respectivamente. É muito importante que a gasolina exploda no momento correto, que é quando a vela solta a faísca; porque se não resistir à taxa de compressão, a gasolina irá explodir prematuramente durante a compressão, diminuindo a potência do motor e produzindo um ruído conhecido como batida de pino (knocking). Portanto, é necessário que a gasolina aguente a compressão que é realizada no tempo 3.
A gasolina é uma mistura de hidrocarbonetos, que pode variar de uma para a outra. Dessa forma, nem sempre ela é bastante resistente à compressão. Por exemplo, o heptano é o composto vindo de frações de gasolinas que menos resiste à compressão. Já o isoctano explode na hora exata, sendo, portanto, bastante resistente à compressão. A seguir estão representadas as fórmulas estruturais desses dois compostos:
A seguinte generalização pode ser feita:
Podemos afirmar isso ao compararmos, por exemplo, o isoctano com o n-octano. Ambos apresentam a mesma fórmula molecular (C8H18), mas eles se diferenciam nas fórmulas estruturais pela quantidade de ramificações. O isoctano tem uma octanagem maior por apresentar maior número de ramificações na sua cadeia.
Para, então, diferenciar as gasolinas mais resistentes à compressão das menos, ou seja, com mais ou menos octanagem, criou-se uma escala, que é conhecida como escala de octanagem ou índice de octanas.
Nessa escala atribui-se o valor zero ao heptano e o valor de 100 ao isoctano. Portanto, quando se diz que determinada gasolina possui 80 octanas ou que possui índice de octanagem igual a 80, isso quer dizer que a gasolina se comporta como uma mistura de 80% de isoctano e 20% de heptano.
Note que isso não quer dizer que a gasolina possui mesmo o heptano ou o isoctano em sua composição; mas sim que ela se comporta ou tem uma resistência à compressão igual à mistura descrita.
Existem, porém, algumas gasolinas especiais que possuem um índice de octanagem superior a 100, podendo chegar ao valor de 120. Isso quer dizer que a gasolina possui octanagem 20% maior que o isoctano puro.
Essa resistência tão alta é conseguida porque se colocam aditivos (antidetonantes) na gasolina, como o etanol.
Veja qual é o índice de octanagem das gasolinas usadas no Brasil: