Propriedades Físico-Químicas do etanol

O etanol é um composto leve, fácil de ser obtido e que se mistura facilmente com água e com a grande maioria dos líquidos de baixo peso molecular. Ele é altamente inflamável, podendo entrar em combustão, se submetido a uma fonte de calor, a partir de 13°C. Em seu estado puro, o álcool é altamente tóxico, já em misturas de baixo teor ele pode ser ingerido pelo ser humano de forma moderada.

O álcool possui um poder calorífico menor que o da gasolina e diesel, o que significa que ele gera menos energia e rende menos kilometragem por litros. Sua densidade é menor que a da água e maior que a da gasolina, e seu PH é praticamente neutro.

Fórmula química e molecular do etanol 

O etanol é representado pela fórmula C2H6O, ou, de forma mais detalhada, CH3CH2OH. Isso significa que o composto é formado por dois átomos de carbono (C) ligados à cinco átomos de hidrogênio (H) e a um átomo de oxigênio (O) ligado a outro hidrogênio. A presença do grupo OH, chamado de hidroxila, em sua composição, faz com que o etanol se torne uma substância polar, ou seja, que possua pólos eletrônicos distintos em sua cadeia, algo possível graças à presença do oxigênio. Por causa dessa característica, o álcool se mistura facilmente com a água e outros líquidos que também são polares.

Dentre os compostos químicos, o etanol é considerado um composto orgânico, que são aqueles formados por cadeias de carbono. Isso faz com que ele seja encontrado mais facilmente em estado líquido ou gasoso, ao contrário dos compostos inorgânicos, como os minerais, que em seu estado natural costumam ser sólidos.

Entre os compostos orgânicos, o etanol faz parte da família dos álcoois, compostos em que o carbono saturado (com todas as ligações preenchidas) liga-se com a hidroxila. Seu nome deve-se à junção do prefixo "etano", comum a todos os compostos orgânicos com dois átomos de carbono em sua cadeia, com o sufixo "ol", relativo à todos os álcoois que possuem apenas uma hidroxila em sua formação. Dessa forma, não é inteiramente correto chamar o etanol apenas de "álcool", pois álcool é qualquer elemento orgânico que possui a hidroxila "OH" ligada a um carbono saturado, como metanol, butanol e propanol.

Dentre todos os álcoois, o etanol é o mais comum de ser obtido. A composição em massa de sua molécula é de 52,24% de Carbono, 13,13% de Hidrogênio e 34,73% de Oxigênio.

Massa molecular e densidade 

Por possuir poucos elementos químicos em sua formação, e cadeia com apenas dois átomos de carbono, o etanol é um composto orgânico muito leve, e o mais leve dos combustíveis comuns se comparado com a gasolina, que possui cadeias entre quatro e doze carbonos, e com o diesel, que possui mais de doze carbonos. Isso faz com que ele seja mais fácil de ser obtido e que teoricamente polua menos, fato que depende também da tecnologia empregada no motor dos veículos. A leveza do etanol também contribui para seu estado natural ser líquido e por possuir um baixo ponto de ebulição (78,4°C).

Para calcular a massa molecular do etanol, assim como de qualquer composto químico, soma-se número de massa de cada um dos elementos de sua formação. Tendo como fórmula molecular C2H6O, é somado duas vezes o número de massa do carbono (2 x 12), com seis vezes o número de massa do hidrogênio (6 x 1), mais o número de massa do oxigênio (15,99), chegando ao resultado de 46,07 u (unidade de medida).

Quando puro e com temperatura próximo dos 25°C, o etanol possui uma densidade de 789 g/cm³. Isso significa que a cada centímetro cúbico o etanol pesa apenas 0,789 gramas. Os valores mudam dependendo da mistura e da temperatura em que ele está submetido, sendo que o álcool combustível possui densidade que varia de 0,82 a 0,88 g/cm³. Com isso, o etanol é um pouco mais denso que a gasolina, cuja densidade varia entre 0,72 e 0,76 gramas por centímetro cúbico, porém é menos denso que a água, que possui valor médio de 1 g/cm³.

A densidade dos compostos muda conforme a temperatura, pois essa variação influi em seu volume. Ou seja, a mesma quantidade de material pode ocupar menos ou mais espaço em função da quantidade de calor. Por isso, ocorre às vezes de caminhões que carregam combustíveis sofrerem variações na quantidade de litros que estão carregando, embora a quantidade de matéria que eles transportam continue a mesma.

Ponto de ebulição e solidificação 

Em temperatura ambiente, o etanol será sempre encontrado na fase líquida, pois ele só atinge seu ponto de ebulição (transformação em gás) quando submetido a uma temperatura de 78,4°C, enquanto seu ponto de solificação (transformação em sólido) é de -114,3°C. Esses são valores médios válidos para a pressão de 1 atmosfera, ou seja, a nível do mar, sendo que os pontos sofrem pequenas alterações em diferentes altitudes.

Ponto de fulgor e auto-ignição 

A partir da temperatura de 13°C, o etanol começa a emitir vapores que, em contato com outras fontes de calor, possibilita que ele entre em combustão. Essa marca é chamada de ponto de fulgor, o que não significa que ele necessariamente pegue fogo nesse ponto, apenas indica que há chances de isso acontecer caso um agente externo reaja sobre ele. Já seu ponto de auto-ignição, temperatura mínima para que a combustão ocorre sempre mesmo sem o contato direto com uma fonte de calor, é de 363°C.

É por isso que, em baixas temperaturas, o álcool combustível não funciona dentro do motor, pois os automóveis se movimentam com a energia proveniente da queima dos combustíveis. Abaixo dos 13° C, o etanol perde sua capacidade de combustão e se torna inutilizável como combustível.

Pelo seu baixo ponto de fulgor, o álcool é considerado uma substância inflamável, que são aquelas com ponto de fulgor menor que 70°C. Por isso que, quando armazenado, ele traz a letra "F" em sua embalagem, acompanhada pelo desenho de uma chama. Entre os combustíveis mais comuns, apenas a gasolina tem ponto de fulgor menor que o etanol, sendo o dela de – 40°C, enquanto o diesel e o biodiesel possuem pontos de, respectivamente, 62°C e 130°C.

Poder calorífico: potêncial energético 

Poder calorífico é a quantidade de energia que um combustível é capaz de gerar em sua queima dentro do motor. Essa propriedade diz respeito à quantidade de energia interna que cada substância contém. Quanto maior o poder calorífico do combustível, maior é sua energia, e por isso, melhor o seu rendimento.

O poder calorífico do etanol combustível comum (etanol hidratado) é de 5.380 kilocalorias por litro (kcal/l). Esse valor corresponde a aproximadamente 70% do poder calorífico da gasolina, calculado em 8.325 kcal/l. É por isso que, em média, o litro do etanol faz 70% da distância que o litro da gasolina percorre, pois a energia contida em 1 litro da gasolina é 30% maior.

O maior poder calorífico dos combustíveis líquidos é o do diesel, que gera 9.160 kilocalorias por litro. Uma curiosidade em relação a isso é que o poder calorífico em massa da gasolina é superior ao diesel (11.230 contra 10.830), porém o litro deste rende mais devido à sua maior densidade (0,85 kg/l contra 0,72 kg/l).

Um dos fatores para o menor poder calorífico do etanol é a pouca quantidade de hidrogênio (átomo com maior poder calorífico que existe) em sua cadeia e a presença do oxigênio (que tem baixo poder calorífico). Em geral, quanto maior a proporção de hidrogênio no combustível maior é seu poder calorífico.

Potencial Hidrogeniônico (PH) 

O PH do etanol, quando misturado em água, costuma variar entre 6 e 8, o que significa que a solução é praticamente neutra, ou seja, nem muito básica e nem muita ácida. O PH é um índice que varia entre e 1 e 14 e mede o grau de acidez ou basicidade de uma substância, cujo caráter aumenta de acordo com a distância do índice do número 7, que representa neutralidade.

Como a maioria das substâncias neutras, o etanol torna-se pouco agressivo ao ser humano, possuindo cheiro e consistência não prejudiciais. Mesmo assim, a ingestão do produto com elevada concentração de álcool puro torna-se muito perigosa, podendo ocasionar desde mal estar até morte.

Substâncias com PH entre 1 e 7 são ácidas, possuindo um sabor amargo ou azedo, como o vinagre e as frutas cítricas. Já as básicas costumam ter sabor agressivo e uma consistência escorregadia ou macia. Com exemplo de base estão os sabonetes e diversos produtos de limpeza.