Considere um sistema composto por dois líquidos: metanol e hexano. O metanol é altamente polar, enquanto o hexano é apolar. Um experimento mostra que, ao aquecer a mistura, a solubilidade do metanol no hexano não aumenta significativamente. Explique
Universidade Federal de São Carlos - Centro de Ciências e Tecnologias para a Sustentabilidade (CCTS) - Departamento de Física, Química e Matemática (DFQM)
por que o aumento da temperatura não afeta a solubilidade do metanol no hexano da mesma forma que ocorre em líquidos parcialmente miscíveis, como fenol e água.

Passo 1

Beleza, vamos lá! Você me mandou um problema sobre dois líquidos: metanol (que é bem polar) e hexano (que é apolar). O lance é que, quando a gente aquece essa mistura, a quantidade de metanol que se dissolve no hexano não aumenta muito. Nosso objetivo aqui é entender por que a temperatura não afeta a solubilidade do metanol no hexano do mesmo jeito que acontece com outros líquidos que não se misturam completamente, como fenol e água. Para resolver isso, vamos precisar entender um pouco sobre polaridade, solubilidade e como a temperatura influencia essas interações.

Passo 2

Primeiro, vamos falar sobre polaridade. Moleculas polares, como o metanol, têm regiões com cargas elétricas parciais positivas e negativas, o que faz com que elas se atraiam entre si. Já moléculas apolares, como o hexano, não têm essas regiões carregadas e tendem a não se misturar bem com as polares. A regra geral que a gente usa aqui é “como dissolve como”, ou seja, líquidos polares dissolvem bem em outros líquidos polares, e líquidos apolares em apolares.

Passo 3

Agora, sobre solubilidade: quando a gente mistura dois líquidos, a solubilidade de um no outro depende das interações entre as moléculas. Se as moléculas conseguem interagir bem (como o metanol com metanol), elas se misturam facilmente. Mas se as interações são fracas ou inexistentes (como metanol com hexano), a solubilidade é baixa.

Passo 4

Vamos trazer a temperatura para a jogada. Geralmente, aumentar a temperatura pode aumentar a solubilidade de sólidos e gases em líquidos, porque as moléculas têm mais energia para se mover e interagir. No entanto, para misturas de líquidos, o efeito da temperatura na solubilidade pode variar dependendo das interações intermoleculares.

Passo 5

No caso de fenol e água, que são parcialmente miscíveis, o aumento da temperatura pode quebrar algumas das interações de hidrogênio (que são fortes ligações entre moléculas polares) permitindo que mais moléculas se misturem. Isso significa que a solubilidade pode aumentar com a temperatura nesse sistema.

Passo 6

Já no caso do metanol e hexano, a situação é diferente. O metanol é altamente polar e o hexano é apolar, então as interações entre eles são muito fracas. Aumentar a temperatura não cria novas interações fortes entre essas moléculas, porque elas fundamentalmente não “se gostam” muito para se misturar melhor. Portanto, a solubilidade do metanol no hexano não aumenta significativamente quando a temperatura sobe.

Resposta

Então, resumindo, o aumento da temperatura não afeta muito a solubilidade do metanol no hexano porque as moléculas de metanol (altamente polares) e hexano (apolares) têm interações muito fracas entre si. Diferente de sistemas parcialmente miscíveis como fenol e água, onde a temperatura pode quebrar algumas ligações e aumentar a solubilidade, no caso do metanol e hexano, a falta de compatibilidade fundamental entre as polaridades faz com que a solubilidade permaneça baixa mesmo com o aquecimento.

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