Os álcoois são compostos orgânicos que possuem o grupo hidroxila (OH) ligado a um ou mais átomos de carbono saturado. Se for apenas um grupo OH ligado a um carbono, temos um monoálcool, mas se forem dois grupos OH ou mais ligados a átomos de carbono, então, temos poliálcoois.
Em virtude desse tipo de estrutura, os álcoois apresentam algumas propriedades físicas muito importantes para a sua utilização em algumas áreas, entre elas, a atuação do etanol como aditivo da gasolina, ajudando a diminuir as emissões poluentes liberadas na queima desse combustível fóssil.
Para entender essa utilização e outras, vejamos as principais propriedades dos álcoois:
- Força intermolecular: As moléculas dos álcoois são atraídas umas às outras por meio de ligações de hidrogênio: o tipo de força intermolecular mais intenso que existe.
As ligações de hidrogênio ocorrem quando um átomo de hidrogênio se liga a um átomo de flúor, oxigênio ou nitrogênio, que são elementos fortemente eletronegativos. No caso dos álcoois, o hidrogênio se liga ao oxigênio.
Abaixo temos ligações de hidrogênio que ocorrem na água:
Essa força de interação molecular dos álcoois explica outras de suas propriedades, como a solubilidade, a polaridade e os pontos de fusão e ebulição.
- Pontos de fusão e ebulição: São elevados, pois as ligações de hidrogênio que as moléculas dos álcoois realizam umas com as outras são forças eletrostáticas muito intensas. Portanto, precisa-se de muita energia para romper essas ligações.
Os monoálcoois possuem pontos de ebulição menores que os poliálcoois, pois quanto mais grupos OH, mais ligações de hidrogênio haverá.
Um aspecto interessante é que quando se mistura 95% de etanol com 5% de água, forma-se uma mistura azeotrópica, o que significa que ela se comporta como uma substância pura no momento da ebulição, sendo que a temperatura de ebulição se mantém constante em 78,15 ºC, ao nível do mar, até que toda mistura passe para o estado gasoso. Os pontos de ebulição separados da água e do etanol são, respectivamente, 100ºC e 78,3 ºC, ao nível do mar.
Não é possível separar essa mistura por meio de uma destilação simples, é preciso um processo químico, no qual se adiciona cal virgem (CaO), que reage com a água, formando cal extinta, que é insolúvel no etanol. Depois é só realizar uma filtração.
- Polaridade: Os álcoois possuem uma parte da molécula polar (a parte que possui o grupo OH) e outra apolar (a cadeia carbônica):
As moléculas que possuem poucos átomos de carbono na cadeia tendem a ser polares. Mas conforme a cadeia carbônica vai aumentando, ela tende a ser apolar. Além disso, os poliálcoois são mais polares que os monoálcoois.
- Solubilidade: Os álcoois de cadeia curta, que possuem maior tendência polar, são bastante solúveis em água, porque suas moléculas realizam ligações de hidrogênio com as moléculas de água.
Conforme aumenta o tamanho da cadeia carbônica e a tendência apolar, os álcoois vão ficando insolúveis em água. Monoálcoois com 4 ou 5 carbonos na cadeia são praticamente insolúveis em água. Porém, os poliálcoois possuem mais hidroxilas que realizam ligações de hidrogênio com as moléculas de água. Assim, mesmo possuindo uma cadeia carbônica maior, quanto mais hidroxilas o poliálcool apresentar, mais solúvel em água ele é.
Visto que o etanol mostrado no item anterior tem uma parte polar e uma parte apolar, ele se dissolve tanto na água, que é polar, quanto na gasolina, que é apolar. É por isso que, conforme já mencionado, o etanol pode ser usado como aditivo em gasolinas.
Além disso, o etanol combustível possui uma parte de água em sua constituição. O álcool etílico a 70%, que usamos como antisséptico e desinfetante, possui 70% de etanol e 30% de água. O etanol é infinitamente solúvel em água em virtude das ligações de hidrogênio:
- Estado físico: Os monoálcoois de 12 carbonos ou menos são líquidos; acima disso, são sólidos. Os poliálcoois com 5 carbonos ou menos são líquidos, e com 6 carbonos ou mais são sólidos.
A viscosidade dos álcoois aumenta se o número de hidroxilas aumentarem.
- Densidade: A maioria dos monoálcoois é menos densa que a água líquida. Para citar um exemplo, a densidade do álcool é de 0,79 g/cm3, sendo que a da água é maior (1,0 g/cm3).
A título de comparação, a densidade do gelo é 0,92 g/cm3, mais denso que o álcool, porém, menos denso que a água. É por isso que um cubo de gelo flutua sobre a água, mas afunda em alguma bebida alcoólica:
Os poliálcoois, por sua vez, são mais densos que a água.
Videoaula relacionada: