A gasolina é um combustível líquido derivado do petróleo, utilizado principalmente em motores de combustão interna, como os de automóveis.
Esse composto, que faz parte do nosso dia a dia, é na verdade uma mistura complexa de hidrocarbonetos, que são moléculas compostas apenas por hidrogênio e carbono.
A gasolina foi especificamente concebida para ser um combustível eficiente e adequado para motores de alto desempenho, o que significa que as suas propriedades físicas e químicas foram ajustadas e controladas através de processos refinados.
Ao longo deste artigo, exploraremos as propriedades físicas e químicas da gasolina, incluindo sua volatilidade, ponto de inflamação e sua capacidade de liberar energia durante a combustão.
Para compreender completamente as suas características, devemos primeiro rever a sua composição e depois detalhar cada uma das propriedades relevantes.
Composição da gasolina
A gasolina é composta por hidrocarbonetos que variam entre cadeias de cinco a doze átomos de carbono. Alguns desses hidrocarbonetos comuns são heptano, octano e vários compostos aromáticos, como benzeno, tolueno e xileno.
A combinação desses componentes dá origem a uma mistura que pode variar de um tipo de gasolina para outro. As gasolinas com índices de octanas mais elevados, por exemplo, contêm uma maior proporção de hidrocarbonetos ramificados e compostos aromáticos, que melhoram a sua capacidade de resistir à detonação nos motores.
A mistura de hidrocarbonetos também pode ser modificada com determinados aditivos , que servem para otimizar o desempenho do combustível e reduzir as emissões poluentes.
Alguns desses aditivos incluem compostos de oxigênio, como o etanol, que podem melhorar a combustão da gasolina e diminuir a formação de poluentes como o monóxido de carbono.
Propriedades físicas da gasolina
1. Densidade
A densidade da gasolina é um aspecto essencial para o seu armazenamento e para estimar o seu desempenho em motores. Essa densidade varia de acordo com sua composição, mas geralmente fica entre 0,71 e 0,77 g/cm³.
Ao contrário da água, a gasolina é menos densa, o que explica porque flutuaria se ambas as substâncias fossem misturadas num recipiente.
A densidade também influencia a quantidade de energia que um determinado volume de gasolina pode armazenar, o que é conhecido como densidade de energia.
A gasolina de maior densidade geralmente pode armazenar mais energia no mesmo volume, o que pode ser vantajoso em termos de autonomia de combustível do veículo.
2. Volatilidade
A volatilidade é uma das propriedades mais relevantes da gasolina, pois descreve sua capacidade de conversão para o estado gasoso.
A gasolina é altamente volátil, o que favorece seu funcionamento em motores de combustão interna. Esta volatilidade permite que vaporize facilmente nas temperaturas de operação do motor, facilitando a mistura com o ar no carburador ou no sistema de injeção de combustível.
Contudo, a volatilidade excessiva também pode ser problemática, especialmente em climas quentes, onde a gasolina pode evaporar rapidamente, o que pode causar problemas de pressão nos sistemas de armazenamento de combustível e perda de eficiência.
3. Ponto de inflamação
O ponto de fulgor é a temperatura mínima na qual os vapores da gasolina podem inflamar na presença de uma fonte de ignição.
Esse ponto está na faixa de -40°C a -45°C, o que indica que a gasolina é extremamente inflamável mesmo em baixas temperaturas. Este recurso é fundamental para uso em motores, onde a ignição rápida e controlada da mistura ar-combustível é essencial para o funcionamento do motor.
4. Viscosidade
A gasolina tem baixa viscosidade, o que significa que é um líquido bastante fluido.
Este baixo nível de viscosidade permite que a gasolina seja facilmente bombeada através das passagens do sistema de combustível do motor. Além disso, a baixa viscosidade facilita a atomização da gasolina quando ela é injetada no motor, o que é importante para uma combustão eficiente.
Propriedades químicas da gasolina
1. Comportamento de Combustão
A combustão da gasolina é uma reação exotérmica, ou seja, libera grande quantidade de energia na forma de calor. A equação simplificada para a combustão de hidrocarbonetos na gasolina é a seguinte:
C 8 H 18 +O 2 →CO 2 +H 2 O+energia
Em condições ideais, a combustão completa produz dióxido de carbono (CO₂) e água (H₂O). No entanto, na prática, a combustão nunca é completamente eficiente e pode dar origem a subprodutos como monóxido de carbono (CO), hidrocarbonetos não queimados e óxidos de azoto (NOₓ), especialmente em motores mais antigos ou mal afinados.
A eficiência e a qualidade da combustão dependem da relação ar-combustível no motor. Quando a mistura é adequada, a gasolina queima com eficiência, gerando potência máxima e reduzindo contaminantes.
2. Número de octanas
O número de octanas é uma medida da resistência da gasolina à detonação ou "detonação" do motor, que ocorre quando a mistura ar-gasolina entra em ignição espontaneamente antes da faísca de ignição.
Quanto maior o número de octanas, maior será a resistência do combustível à detonação. A gasolina comum geralmente tem uma octanagem em torno de 87, enquanto a gasolina de alto desempenho pode atingir uma octanagem de 91 ou superior.
Esse número é importante porque permite que motores de alta compressão operem sem risco de detonação prematura, o que é essencial para desempenho em motores de alta potência ou de carros esportivos.
3. Reatividade e estabilidade
A gasolina é relativamente estável à temperatura ambiente, mas pode reagir com o oxigênio do ar ao longo do tempo, especialmente quando exposta à luz solar ou ao calor.
Essa exposição pode causar a formação de gomas e resinas na gasolina, o que é conhecido como “envelhecimento” do combustível. Para reduzir esse risco, são adicionados antioxidantes à gasolina, que ajudam a preservar sua estabilidade durante o armazenamento.
Além disso, a gasolina pode reagir com alguns materiais, como certos plásticos e borrachas, o que pode causar degradação dos componentes do sistema de combustível se não forem especificamente concebidos para resistir ao seu contacto.
Impacto dos aditivos nas propriedades da gasolina
Aditivos são componentes adicionais que são misturados à gasolina para melhorar suas propriedades de combustão, estabilidade e limpeza. Alguns dos aditivos mais comuns incluem:
- Aditivos de oxigênio : como etanol ou MTBE, que ajudam a reduzir a formação de contaminantes e melhoram a eficiência da combustão.
- Detergentes – Adicionados para evitar o acúmulo de depósitos em injetores de combustível e válvulas.
- Estabilizadores de armazenamento : como antioxidantes, que evitam a formação de gomas e resinas.
Estes aditivos podem modificar ligeiramente as propriedades físicas da gasolina, tais como a sua densidade ou volatilidade, embora o impacto global seja geralmente menor em comparação com os benefícios de desempenho e redução de emissões.