iências da Natureza
E SUAS TECNOLOG
GIIAS
Ficha de Estudo
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Tema
Qualidade de vida das populações humanas
Tópico de estudo
Combustível.
Entendendo a competência
Competência 2 – Identificar a presença e aplicar as tecnologias associadas às ciências naturais em diferentes contextos.
Vivemos num mundo tecnológico onde produtos e processos são lançados com extrema rapidez. Muitas tecnologias
associadas às ciências naturais existem para proteger o consumidor. Quando compramos combustível em um posto
de abastecimento, estamos adquirindo um produto de qualidade, um produto que foi obtido por processos altamente
complexos e padronizados. Muitas vezes, conseguindo identificar e aplicar as tecnologias associadas a esses produtos,
podemos evitar fraudes, por exemplo. Procure algo de seu interesse e pesquise, veja como ele foi produzido, que tecnologias foram empregadas. E, da próxima vez que for comprar um produto, aplique o que você aprendeu.
Desvendando a habilidade
Habilidade 7 – Selecionar testes de controle, parâmetros ou critérios para a comparação de materiais e produtos, tendo
em vista a defesa do consumidor, a saúde do trabalhador ou a qualidade de vida.
Hoje em dia é possível encontrar diferentes materiais ou produtos que cumpram a mesma finalidade. A oferta desses
materiais é imensa. Alguns com preços melhores, outros com promessas de melhor desempenho etc. É preciso ter
cuidado. Para isso é importante que você saiba selecionar testes que permitam comparar esses produtos com base nas
informações do fabricante. Sempre que tiver dúvidas, procure ajuda dos órgãos de defesa do consumidor, de maneira que
as especificações fornecidas pelo fabricante possam ser verificadas. Nesta ficha vamos apresentar um teste simples para
verificar possíveis adulterações em gasolina.
Situações-problema e conceitos básicos
Você já viu a notícia que alguns postos de combustíveis estão vendendo gasolina adulterada? É praticamente
impossível, visualmente, percebermos essa adulteração, se ela for bem feita. Mas há um teste muito simples que
qualquer pessoa pode realizar em caso de suspeita de combustível adulterado. Vamos procurar entendê-lo.
Segundo a ANP (Agência Nacional do Petróleo) o teor de etanol anidro na gasolina deve estar entre 20% e 25%.
Mas por que se adiciona álcool (etanol) na gasolina? O que você acha disso?
A gasolina, um derivado do petróleo, é uma mistura de hidrocarbonetos saturados. Hidrocarbonetos saturados
são compostos constituídos de carbono e hidrogênio que possuem apenas ligações simples entre os carbonos. Para
que o carro funcione, a gasolina líquida é transformada em vapor e lançada no motor do carro. Dentro do motor, o
vapor é comprimido ao máximo e nesse instante uma faísca, produzida pela vela, provoca uma explosão. A energia
liberada na explosão do combustível é transformada em energia mecânica que faz com que o carro se movimente.
Curso Pré-ENEM
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Ciências da Natureza
Se você quiser mais informações sobre o funcionamento do motor de um carro, leia a ficha de estudos número 81.
Para que tudo funcione na mais perfeita ordem é necessário que a explosão se dê no momento certo, ou seja, que
o vapor da gasolina resista à compressão até o momento da faísca. Mas nem sempre isso acontece. Como a gasolina
é composta de mistura de substâncias, algumas suportarão a compressão e outras não. Quando a gasolina explode
antes da máxima compressão, o motor do carro produz um barulho estranho conhecido como batida de pino.
Para que se tenha um parâmetro em relação a essa taxa de compressão, criou-se uma escala de 0 a 100 denominada índice de octanagem. Você sabe como isso funciona? Mediu-se a resistência à compressão de um dos componentes da gasolina, o heptano, que explode muito facilmente quando comprimido. Deu-se a essa medida o valor
zero. A mesma coisa foi feita com o isoctano que possui mais resistência à compressão. A essa outra medida, deu-se
o valor 100. Quando uma gasolina é referida como sendo de 70 octanas, significa que ela oferece uma resistência à
compressão equivalente a uma mistura de: 30% de n-heptano + 70% de isoctano. Assim, se quisermos aumentar o
desempenho do carro usamos gasolina com índice de octanas mais alto.
Mas, como você já deve ter pensado, há um problema! Quanto mais octanagem, maior o preço.
Acontece que a pergunta que fizemos ainda não foi respondida: por que se adiciona álcool à gasolina? A resposta
é simples: como o álcool tem maior poder de compressão ele aumenta a octanagem da gasolina.
Agora que você sabe o que significa índice de octanagem e como foi construído o parâmetro, reúna-se com um
grupo de colegas e responda à seguinte pergunta: O que ocorrerá se a octanagem da gasolina for maior que a ideal
para o motor de um carro? E se, por outro lado, a octanagem for menor que a recomendada?
Você já ouviu dizer que a gasolina fica velha ou estragou? Como isso pode ocorrer?
A gasolina, como já falamos, é uma mistura de hidrocarbonetos. Assim, ela tem componentes mais “pesados”
e mais “leves”. Quando mantemos por muito tempo a gasolina no tanque, os componentes mais “leves” evaporam
mais rapidamente que os mais “pesados”, que têm menor octanagem. Desse modo restam os componentes mais
pesados que são mais difíceis de virar vapor. Para você entender melhor o que foi dito, observe o esquema a seguir.
I
II
A figura I representa dois hidrocarbonetos se atraindo, cada um deles com 6 átomos. Já na figura II temos hidrocarbonetos com 8 átomos de carbono. Para que a substância se vaporize é necessário que as forças de coesão entre
as moléculas sejam quebradas, o que requer certa quantidade de energia. Agora, responda: em qual das duas será
mais difícil a quebra das ligações? Por quê?
Se você respondeu a II acertou! E a justificativa é simples: por que existem mais ligações. Então necessitamos de
mais energia. Se ambos estiverem num mesmo recipiente sob as mesmas condições, a substância da figura I evaporará mais facilmente por que necessita de menos energia para isso. Isso explica o fato de a gasolina ficar “velha”,
quando fica muito tempo estocada no tanque de combustível.
Veja outro exemplo:
I
II
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Ciências da Natureza
Nesse caso qual das duas substâncias você acha que vai evaporar mais rápido? Discuta com seus colegas e registre a conclusão a que chegaram.
Quem tem carro flex (carros bicombustível) pode ficar em dúvida sobre com qual combustível abastecer o carro:
álcool (etanol) ou gasolina? É claro que vai depender do preço de cada um, não é? Mas é melhor ter cuidado!
Os especialistas dizem que se o preço do álcool (etanol) for igual a 70% do preço gasolina, tanto faz usar etanol
ou gasolina. Só é vantajoso usar etanol se o seu preço for menos que 70% do preço da gasolina. Será que existe
alguma explicação para isso?
É claro que sim e a explicação tem a ver com o poder calorífico da substância. Poder calorífico de uma substância diz respeito à quantidade de energia liberada na combustão por unidade de massa do combustível queimada.
Observe a combustão da gasolina. Como a gasolina é uma mistura, não pode ser representada por uma fórmula
química.
Vamos considerar que a gasolina só possua octanos, compostos com oito átomos de
carbono:
C8H18 + 25/2O2
8CO2 + 9H2O
H = - 5400 kJ/mol
E do álcool: C2H5OH + O2
2CO2 + 3H2O
H = - 1350 kJ/mol
Para decidir qual dos combustíveis tem maior poder calorífico precisamos ter alguns cuidados. A primeira vista
alguém poderá dizer que o octano é o combustível com maior poder calorífico, pois está liberando 5400 kJ para cada
mol queimado, bem maior que o do álcool (etanol) que é de 1350 kJ por mol.
Só um detalhe: um mol é uma unidade de que contém 6 × 1023 entidades. Por exemplo, um mol de átomos de
carbono possui 6 × 1023 átomos de carbono.
Ora, se a quantidade de matéria é a mesma, então por que não podemos fazer essa afirmação? Simplesmente
porque, apesar de ambos possuírem a mesma quantidade de partículas, suas massas são diferentes. Relembre que
poder calorífico é a quantidade de energia liberada por unidade de massa da substância queimada. Assim é necessário que façamos a razão: energia liberada/massa da substância. Em 1 mol de octano, temos a massa de 114g e,
em 1 mol de etanol, 46g. Realizando a operação teremos:
5400
1350
Octano =
Etanol =
= 47,4kJ /g
= 29,34kJ /mol
114
46
Para gerar uma mesma quantidade de energia precisamos de uma maior massa de álcool (etanol). É por essa razão que um carro que utiliza álcool (etanol) como combustível consome mais que o mesmo carro utilizando gasolina.
Nesse momento você já está apto para decidir qual combustível usar para abastecer um carro. E saberá explicar
por que devemos levar em consideração as diferenças de preço entre o litro da gasolina e do álcool (etanol), mas
ainda resta uma dúvida: o teor de álcool (etanol) na gasolina é o previsto por lei? E se o revendedor estiver adulterando a gasolina? Se houve essa dúvida é direito seu solicitar o teste.
O teste de acordo com o que a ANP estabelece, é bem simples:
t colocar 50 mL de gasolina numa proveta limpa de 100 mL;
t acrescentar mais 50 mL de uma solução de água e sal de cozinha a 10%;
t tampar a proveta e virá-la de cabeça para baixo e para cima pelo menos 10 vezes para que o álcool (etanol) presente na gasolina se separe,
t deixar em repouso por 15 minutos.
Como saber se há irregularidade?
Antes havia 50 mL de gasolina e 50 mL de água salgada. Se houver problema, você observará que a quantidade
de gasolina “diminuiu”, pois o álcool (etanol) presente nela se misturou com a água salgada.
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