Questão 112 do ENEM 2022 — Ciências da Natureza

Para entendermos o que acontece quando misturamos água e etanol, precisamos olhar para o comportamento dessas substâncias em nível molecular. O enunciado nos diz que ao misturarmos $500\text{ mL}$ de água com $500\text{ mL}$ de etanol, o volume final não é $1000\text{ mL}$, mas sim $970\text{ mL}$. Esse fenômeno é conhecido como contração de volume.

O papel das interações intermoleculares

Tanto a água ($\text{H}_2\text{O}$) quanto o etanol ($\text{CH}_3\text{CH}_2\text{OH}$) são moléculas polares que possuem o grupo hidroxila ($\text{-OH}$). Isso significa que, em seus estados puros, as moléculas de água interagem entre si por meio de ligações de hidrogênio, e as moléculas de etanol também fazem o mesmo entre si.

No entanto, quando misturamos os dois líquidos, as moléculas de água e de etanol começam a interagir umas com as outras. A afinidade entre elas é tão grande que as ligações de hidrogênio formadas entre a água e o etanol acabam promovendo um "empacotamento" mais eficiente das moléculas no espaço. Em outras palavras, as moléculas de água e etanol conseguem se aproximar mais umas das outras do que quando estavam apenas entre suas moléculas iguais.

Analisando as alternativas

Vamos entender por que as outras opções estão incorretas e confirmar a nossa resposta:

• A) À redução do volume das moléculas: Incorreto. O tamanho (volume) da molécula em si não se altera; o que muda é a distância média entre elas.
• B) Ao abaixamento da massa molecular: Incorreto. A massa das moléculas permanece exatamente a mesma, pois não há alteração na quantidade de átomos que as compõem.
• C) À formação de ligações covalentes mais fortes: Incorreto. O processo de mistura é físico, não químico. Não há quebra nem formação de ligações covalentes (intramoleculares), apenas interações entre as moléculas (intermoleculares).
• D) À diminuição do grau de agitação das moléculas: Incorreto. O grau de agitação está relacionado à temperatura. O enunciado inclusive menciona que o processo libera energia (é exotérmico), o que tenderia a aumentar a agitação térmica momentaneamente, e não diminuí-la a ponto de justificar a contração.
• E) Ao estabelecimento de interações intermoleculares mais intensas: Correto. Como vimos, a formação de ligações de hidrogênio muito efetivas entre a água e o etanol aproxima as moléculas, reduzindo o volume total da mistura.

Portanto, a variação de volume deve-se à intensidade das novas interações intermoleculares formadas.