Aula 8 - Misturas Líquidas

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Misturas Líquidas Binárias 
 
 
 a Pressão de Vapor de uma Mistura Binária 
 
 dois líquidos voláteis A (benzeno) e B (tolueno) 
 (mistura binária ideal) estrutura molecular semelhante 
 
 a pressão de vapor dos componentes estão relacionados com a 
lei de Raoult: 
 
 PA = xA PA
* 
 PB = xB PB
* 
 
 PA
*
 e PB
*
 = pressão de vapor puro 
 
 Ptotal da mistura = PA + PB = xA PA
*
 + xB PB
*
 
 
 ou P = PB
*
 + ( PA
*
 - PB
*
 ) xA , a T fixa a Pvap varia linearmente. 
 Equação de reta ! Como a Ptotal do vapor da solução varia com a composição do líquido 
( xA,líquido = fração molar de A na mistura e PA
*
 = pressão de vapor de A puro) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Como fica um gráfico da mistura benzeno e tolueno: P vs xbenzeno? 
 
Ptotal da mistura =P = Pbenz + Ptolueno = xbenzeno P
*
benzeno
 
+ xtolueno P
*
tolueno 
 
 ou P = P
*
tolueno + ( P
*
benzeno - P
*
 tolueno ) xbenzeno 
 
 
 
a 29,1 temos a pressão de vapor de tolueno puro e a 94,7 
temos a pressão de vapor de benzeno puro; Obedece a lei de Raoult 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
T cte Pvapor total varia linearmente 
com a composição de P
*
tolueno até 
P
*
benzeno qdo xBenz varia de 0 a 1 
 
 
 
Calcule a pressão de vapor total para uma mistura na 
qual um terço das moléculas é benzeno, 
tendo a pressão de vapor do Benzeno = 94,6 e 
do Tolueno = 29,1 Torr, a 25
o
C . 
resolver....., lembrar que xA + xB = 1 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ptotal = 1/3 Pbenzeno + 2/3 Ptolueno = 50,9 Torr 
 
O Vapor da Mistura é Mais Rico em qual Componente? 
 
 é mais rico no componente mais volátil (com maior 
pressão de vapor): o benzeno estará em maior 
quantidade na fase de vapor que na mistura líquida 
 
 
No gráfico da xbenzeno, vapor vs xbenzeno, líquido temos a 
composição do vapor em equilíbrio com uma mistura de 
dois líquidos voláteis. Quando a fração molar de benzeno 
é 0,333 no líquido, no vapor é 0,619. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A composição do Vapor 
 
 
 A pressão parcial dos componentes: 
 
 por Raoult PA = xA PA
* 
 e PB = xB PB
*
 
 
 a fração molar do gás(vapor) : yA = PA / P
 
 yB = PB / P 
 
 então yA = ( xA PA
*
 ) / 
 
PB
*
 + ( PA
*
 - PB
*
 ) xA 
 
 Se A for o componente mais volátil então yA vapor > xA líquido 
 
 Ptotal = ( PA
*
 PB
*
 ) / [ PA
*
 + ( PB
*
 - PA
*
 ) yA ] 
 
a pressão total do vapor depende da composição do vapor . 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Destilação: 
 interesse pela composição de vapor e líquido 
 
 adequar as 2 equações (e respectivo diagramas num só)! 
 T cte (inativo) 
vapor 
líquido 
PB
* 
PA* 
L ⇄ V a 
b 
 0 xA 0,5 yA 1 
P 
XA 
F = c –p + 1 , T cte 
 
F’ = 2 -1 +1 = 2 
composição do líquido, 
xA 
composição do vapor em 
equilíbrio com o líquido 
nessa pressão, yA ~ 0,7 
 
 1 fase, F=2 
P L . a PA
*
 
 
 p1 a1 a1
’
 2 fases, F =1 
 p2 a2 . . a2
”
 . a’2 
 
 p3 a3 . a3
’
 linha de amarração
 
 PB
* isopleta 
 V . a4 
 
 0 XA 1 
 
1 fase, F = 2 
 
a partir do ponto a é reduzida a pressão (ajuste de composição) 
 a1 fase líquida  a1
’
, composição de vapor (bem baixa) 
 a2” composição global  a2 líquido restante e a2 vapor (L⇆V) 
 a3 composição líquida (pequena gota) ; a3
’
 composição do vapor 
 a4 só vapor e composição igual a inicial 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Regra da alavanca 
 
 na região de 2 fases, L ⇄ V 
 indica o n.o de mols das duas fases em equilíbrio 
 
 
 nα nβ 
 lα lβ 
 
nαlα = nβlβ : 
 
em p1 : lvap/lliq = nliq/nvap n liq (é grande) e nvap (é pequeno = traços) 
 
em p2 : lvap/lliq ~ 0,3  nliq/nvap ~ 0,3 ( n.
o
 mols do líquido é 0,3 x nvap) 
 
em p3 : lvap/lliq ~ 0 só traços de líquido no sistema 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Para destilação : T vs composição; P cte ~ 1 atm 
 
 
T V 
T2 - - - - - a2- - - - - - - - -- - - - - -a’2 composição do vapor 
 
 L 
T3 a3 a’3 
 a1 
 a4 
 0 0,2 XA 0,7 1 
 
 
 
 T ebulição do líquido e composição 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Sabe a composição do vapor no 
início da Tebulição do líquido 
a1 (líq é aquecido), começa a ebulição qdo 
atinge T2; a composição do líquido é a2(=a1= 
0,2) e o vapor é dado por a’2(traços)= 0,7 
 
destilação simples = vapor é recolhido e 
condensado , a 1
a
 gota recolhida tem 
composição a3, e é mais rica no componente 
mais volátil do que a solução original 
Destilação fracionada: 
 
 a repetição sucessiva de ciclos de ebulição e condensação: 
pega o condensado a3 e reaquece até a ebulição T3 e o 
vapor tem a composição a’3 mais rico no componente mais 
volátil. 
 se for recolhido a’3 e condensado teremos a4 (a 1
a
 gota do 
líquido) 
 
 o ciclo é repetido até o componente quase puro A (XA=1) 
 
 qual é a eficiência de uma coluna de fracionamento? 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 pratos teóricos = é o n.o de destilações efetivas (de vapor e 
condensação) necessárias para chegar a um condensado 
com certa composição a partir de um dado destilado 
 
 
 1 
 
 2 
 
 3 
 
 4 
 
 
A composição B 
 
 4 pratos teóricos para a separação dos componentes 
da solução original 
 diagramas de soluções ideais 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 T 
No diagrama de temperatura-composição (a pressão 
constante) a linha inferior mostra como o ponto de ebulição 
normal da mistura varia com a composição. A linha superior 
mostra a composição do vapor em equilíbrio com a mistura 
líquida no ponto de ebulição. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
V 
L 
composição do vapor 
Na parte interna do diagrama temos o equilíbrio líquido-vapor. 
Para a composição dada pela linha A, a mistura ferve à 
temperatura A e a composição do vapor em equilíbrio com 
líquido é determinada no ponto B. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Usando o diagrama abaixo como é possível realizar a 
destilação (separação) de dois líquidos voláteis partindo 
do ponto A? 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A destilação fracionada usa o método de redestilação para 
separar misturas de líquidos 
 
 
 
exemplo de uma torrede destilação 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Azeótropos 
 
A composição do azeótropo não permite a separação dos 
componentes por destilação. 
 
Como a maioria das misturas não é ideal a lei de Raoult 
pode 
sofrer um desvio positivo ou negativo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Soluções nas quais as forças intermoleculares são mais 
 fracas na solução que nos compostos puros têm desvios 
positivos e entalpias positivas, formando azeótropos de 
ponto de ebulição mínimo. 
 
Soluções nas quais as forças intermoleculares são mais 
fortes na solução que nos compostos puros têm desvios e 
entalpias negativas, formando azeótropos de ponto de 
ebulição máximo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
na composição do azeótropo não ocorre a separação dos 
componentes por destilação. 
 
 
 azeótropo de máximo azeótropo de mínimo 
 ocorre como uma destilação fracionada 
 
 
 ebulição sem mudança de composição 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Líquidos Imiscíveis: 
 
 óleo; octano (A) e H2O (B) 
 
Pequena fração de A dissolvida em B e vice-versa: saturados um no outro 
Ptotal mistura = P
*
A
 
 + P
*
B qdo a T⇑ até Ptotal = Patm a Tebulição é menor, mas 
com vigorosa agitação para cada componente continuar saturado no outro 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Destilação a Vapor: 
- A destilação por arrastamento de vapor consiste na passagem de 
vapor de água através de uma mistura de água com a substância 
orgânica total ou parcialmente imiscível, abaixo do ponto de 
ebulição normal dos compostos orgânicos insolúveis em água e 
sensível ao calor. 
Dado que o p.e. da mistura baixa, este tipo de destilação é adequada 
para a destilação de compostos termolábeis, quando não seja prático 
destilar a pressão reduzida.Permite destilar sólidos ou líquidos de 
elevado ponto de ebulição.A deslocação do ar (e portanto do 
oxigênio) pelo vapor de água constitui uma proteção para as 
substâncias facilmente oxidáveis. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
- A destilação sob pressão reduzida é útil, quando substâncias 
orgânicas não podem ser destiladas satisfatoriamente sob pressão 
ambiente, porque tem ponto de ebulição muito alto ( l50
o
C) ou 
porque sofrem alteração (decomposição, oxidação, etc.) antes que 
seu ponto de ebulição seja atingido. Reduzindo-se a pressão 
externa, sobre o líquido, para l-30 mmHg, o ponto de ebulição é 
reduzido consideravelmente de modo que a destilação pode ser feita 
sem perigo de decomposição.