Sistema-Ternario

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Laboratórios de Ciências de Engenharia Química 
 
 
 
 
 
Estudo do Equilíbrio Líquido-Líquido num 
Sistema Ternário 
 
 
 
Diana Beatriz Gonçalves Vieira, nº 100053 
________________________________ 
Inês Almeida Ferreira, nº 98141 
________________________________ 
Mariana Malhadinhas Diegues, nº 99497 
________________________________ 
Patrícia Machado Silva, nº 97914 
________________________________ 
 
 
 
Turma: P3 
Grupo: 2 
 
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Departamento de Química 
Data de realização: 11/11/2021 
Data de entrega: 18/11/2021 
 
Resumo 
A finalidade deste trabalho consiste em representar o diagrama de equilíbrio triangular dos 
componentes água, propanol e heptano, algo relevante para análise nos processos de separação por 
extração líquido-líquido, bastante usados na indústria química. 
À partida, espera-se observar que a água e o heptano são praticamente imiscíveis e, por outro 
lado, o propanol é miscível tanto num como noutro, já que são estes aspetos que permitem que ocorra 
separação por extração líquido-líquido, isto é, por exemplo, permite recuperar propanol a partir de uma 
corrente aquosa usando heptano. 
Para elaborar o diagrama, procurámos determinar pontos de equilíbrio cuja relação é dada por: 
 
 𝑥𝑖
𝐼𝛾𝑖
𝐼 = 𝑥𝑖
𝐼𝐼 𝛾𝑖
𝐼𝐼 
 
(1) 
(𝑥 é a composição de cada uma das fases e 𝛾 é o coeficiente de atividade) 
No entanto, neste caso, os pontos de equilíbrio foram obtidos experimentalmente com recurso 
a titulações de misturas binárias com um terceiro composto. Assim, uma vez conhecidos estes valores, 
foi possível representar a linha de saturação (separação das regiões bifásica e monofásica). 
Obtido o diagrama com os valores experimentais, acrescentámos valores das solubilidades 
mútuas dos componentes obtidos a partir da literatura. Comparando com os valores de referência da 
literatura percebemos que não que os nossos resultados não estão totalmente concordantes com os 
esperados. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Departamento de Química 
Data de realização: 11/11/2021 
Data de entrega: 18/11/2021 
 
Observações experimentais 
Seguimos o procedimento experimental apresentado no guia de Trabalhos Práticos para 
Licenciatura em Engenharia Química 2021/2022 [1], porém, o volume total das misturas foi 2 cm3 em 
vez de 10 cm3. 
 
 Titulação com Propanol 
Tabela 1: Volume de propanol gasto para titular as diferentes misturas de água/heptano até que estas se tornem monofásicas 
Mistura 
Água/Heptano 
(v/v %) 
Vi (±0,03) mL Vf(±0,03) mL Vgasto(±0,03) mL 
10% Heptano 19,88 21,95 2,07 
20% Heptano 6,75 9,65 2,90 
40% Heptano 9,65 12,75 3,10 
60% Heptano 12,75 14,58 1,83 
80% Heptano 14,58 17,45 2,87 
90% Heptano 17,45 19,05 1,60 
 
Nesta titulação, o objetivo é adicionar titulante até que deixemos de observar uma mistura 
bifásica e passemos a observar uma mistura monofásica límpida. 
 
 Titulação com Heptano 
Tabela 2: Volume de heptano gasto para titular as diferentes misturas de água/propanol até se observar uma nova fase 
Mistura 
Água/Propanol 
(v/v %) 
Vi (±0,03) mL Vf(±0,03) mL Vgasto(±0,03) mL 
20% Propanol 6,50 6,60 0,10 
40% Propanol 6,60 6,70 0,10 
 
 
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Data de realização: 11/11/2021 
Data de entrega: 18/11/2021 
 
Nesta titulação, o objetivo é adicionar titulante até que deixemos de observar uma mistura 
monofásica e passemos a observar uma mistura que apresente uma ligeira turbidez. 
 
 Titulação com Água 
Tabela 3: Volume de água gasto para titular as diferentes misturas de heptano/propanol até se observar uma nova fase 
Mistura 
Heptano/Propanol 
(v/v %) 
Vi (±0,03) mL Vf(±0,03) mL Vgasto(±0,03) mL 
20% Propanol 11,20 11,25 0,05 
40% Propanol 11,25 11,40 0,15 
 
Nesta, o objetivo é adicionar titulante até que deixemos de observar uma mistura monofásica e 
passemos a observar uma mistura que apresente, também, uma ligeira turbidez. 
É importante realçar a importância da agitação da mistura durante a titulação, uma vez que 
existe uma cinética de dissociação associada que é necessária para atingir o equilíbrio entre fases. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Tratamento de Resultados 
Este trabalho teve como principal objetivo a determinação da linha de saturação, obtida através 
da titulação das misturas binárias com um terceiro composto, e com esta traçar o diagrama ternário 
correspondente. 
Para isso, é necessário calcular as composições mássicas e molares das misturas obtidas quando 
se atinge o ponto de saturação, ou seja, das misturas obtidas após terminadas as titulações. 
Sabendo que: 
 
𝑤 =
𝑚𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜
𝑚𝑠𝑜𝑙𝑢çã𝑜
 (2) 
 
 
𝑥 =
𝑛𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜
𝑛𝑠𝑜𝑙𝑢çã𝑜
 (3) 
e utilizando as densidades dos compostos a 20,2ºC, apresentadas no anexo B, juntamente com as 
respetivas massas molares, obtemos os seguintes resultados: 
 Titulação com Heptano 
Tabela 4: Composições mássicas e molares para as misturas obtidas após as misturas de água/propanol, inicialmente 
preparadas, serem tituladas com heptano 
Água/Propanol 
(v/v %) 
Composição 
Mássica (𝒘) Molar (𝒙) 
Água Heptano Propanol Água Heptano Propanol 
20% Propanol 0,80 0,16 0,034 0,99(8) 7,6x10-4 6,0x10-3 
40% Propanol 0,63 0,34 0,036 0,85 0,14 8,7x10-3 
 
 
 
 
 
 
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 Titulação com Água 
Tabela 5: Composições mássicas e molares para as misturas obtidas após as misturas de heptano/propanol, inicialmente 
preparadas, serem tituladas com água 
 
Heptano/Propanol 
(v/v %) 
Composição 
Mássica (𝒘) Molar (𝒙) 
Água Heptano Propanol Água Heptano Propanol 
20% Propanol 0,03 0,2 0,8 0,2 0,5 0,3 
40% Propanol 0,094 0,40 0,51 0,31 0,30 0,41 
 
 Titulação com Propanol 
Tabela 6: Composições mássicas e molares para as misturas obtidas após as misturas de água/heptano, inicialmente 
preparadas, serem tituladas com propanol 
Água/Heptano 
(v/v %) 
Composição 
Mássica (𝒘) Molar (𝒙) 
Água Heptano Propanol Água Heptano Propanol 
10% Heptano 0,50 0,46 0,039 0,77 0,011 0,22 
20% Heptano 0,38 0,55 0,064 0,68 0,021 0,30 
40% Heptano 0,28 0,58 0,13 0,61 0,050 0,38 
60% Heptano 0,26 0,48 0,26 0,57 0,11 0,32 
80% Heptano 0,11 0,61 0,29 0,11 0,29 0,61 
90% Heptano 0,074 0,47 0,46 0,25 0,27 0,48 
 
 
 
 
 
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Após determinados estes valores é-nos possível representar o diagrama ternário Água-Propanol-
Heptano: 
 
Figura 1: Diagrama Ternário Água-Propanol-Heptano 
Analisando o diagrama concluímos que este se encontra dividido por uma curva desenhada 
pelos pontos, curva essa designada de linha de saturação. 
A curva representa a quantidade de propanol necessário para solubilizar a mistura, uma vez que, 
este componente é solúvel com ambos os compostos. Contrariamente, a água e o heptano são 
imiscíveis entre si logo, não podem ser utilizados para este fim. 
Posto isto, é legítimo concluir que o diagrama apresenta duas secções distintas: abaixo da curva 
está representada a região bifásica e, acima da curva, a região monofásica. 
Na região bifásica não existe quantidade suficiente de propanol para solubilizar a mistura e, 
visto que a água e o heptano são insolúveis entre si, é perfeitamente possível observar as duas fases em 
contacto. 
 
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Além disso, comparando os valores obtidos com os valores da literatura, podemos afirmar que a 
maioria dos valores experimentais não são concordantes com os valores espectáveis. Isto pode 
acontecer devido a medições pouco rigorosas na hora de preparar as misturas iniciais e, também, 
devido a titulações mal conseguidas pois, como este se trata de um trabalho muito minucioso e sensível,é facilmente adicionada excesso de titulante o que altera, por completo, os resultados. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Conclusões e Recomendações 
Neste trabalho determinamos a linha de saturação da mistura ternária água, propanol e 
heptano, esta linha separa a região bifásica da região monofásica. Sabendo que o propanol é o 
componente responsável pela formação de uma solução homogénea, podemos concluir que soluções 
com composições referentes a valores abaixo da linha de saturação apresentam duas fases distintas. Por 
sua vez, soluções com composições acima da linha de saturação, onde a quantidade de propanol é 
suficiente para solubilizar a solução, apresentam apenas uma fase. 
Comparados os valores obtidos experimentalmente com os da literatura, verificamos que 
existem alguns valores que se distanciam um pouco dos valores esperados. Esta discrepância de valores 
deve-se ao facto de a preparação das misturas iniciais não ter sido realizada pelos métodos mais 
precisos, o que aumenta a probabilidade de ter ocorrido erros nas medições das concentrações iniciais. 
Para minimizar estes e outros potencias erros, sugerimos que as medições das quantidades de 
reagentes nas soluções iniciais sejam medidas como auxílio de pipetas volumétricas ou micropipetas, 
obtendo assim uma maior precisão nas concentrações iniciais, uma vez que estes valores eram 
significativamente baixos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Referências 
[1] Guia de Trabalhos Práticos para Licenciatura em Engenharia Química 2021/2022, Laboratórios de 
Ciências de Engenharia Química, Departamento de Química da Universidade de Aveiro, Páginas: 23-26 
[2] https://www.engineeringtoolbox.com/water-density-specific-weight-d_595.html 
[3]https://www.engineeringtoolbox.com/water-properties-d_1258.html 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
https://www.engineeringtoolbox.com/water-density-specific-weight-d_595.html
https://www.engineeringtoolbox.com/water-properties-d_1258.html
 
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Apêndice A: Tabelas dos valores calculados 
 Titulação com Propanol 
Tabela A1- Massa de Propanol, Heptano, Água e total da mistura, depois da titulação com Propanol 
Mistura 
Água/Heptano 
(v/v %) 
 
mPropanol (g) 
 
mHeptano (g) 
 
mÁgua (g) 
 
mTotal(g) 
10% Heptano 1,66 0,14 1,80 3,60 
20% Heptano 2,33 0,27 1,60 4,20 
40% Heptano 2,50 0,55 1,20 4,25 
60% Heptano 1,47 0,82 0,80 3,09 
80% Heptano 2,30 1,09 0,40 3,79 
90% Heptano 1,28 1,23 0,20 2,71 
 
 Titulação com Heptano 
Tabela A2-Massa de Propanol, Heptano, Água e total da mistura, depois da titulação com Heptano 
Mistura 
Água/Propanol 
(v/v %) 
 
mPropanol(g) 
 
mHeptano(g) 
 
mÁgua(g) 
 
mTotal(g) 
20% Propanol 0,32 0,068 1,60 1,99 
40% Propanol 0,64 0,068 1,20 1,91 
 
 
 Titulação com Água 
Tabela A3- Massa de Propanol, Heptano, Água e total da mistura, depois da titulação com Água 
Mistura 
Heptano/Propanol 
(v/v %) 
 
mPropanol (g) 
 
mHeptano(g) 
 
mÁgua(g) 
 
mTotal(g) 
20% Propanol 0,32 1,09 0,05 1,46 
40% Propanol 0,64 0,82 0,15 1,61 
 
 
 
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 Titulação com Propanol 
Tabela A4- Número de moles de Propanol, Heptano, Água e total da mistura, depois da titulação com Propanol 
Mistura 
Água/Heptano 
(v/v %) 
 
nPropanol (mol) 
 
nHeptano (mol) 
 
nÁgua (mol) 
 
nTotal (mol) 
10% Heptano 0,027 0,0014 0,10 0,13 
20% Heptano 0,039 0,0027 0,089 0,13 
40% Heptano 0,041 0,0055 0,066 0,11 
60% Heptano 0,024 0,0082 0,044 0,078 
80% Heptano 0,038 0,011 0,022 0,071 
90% Heptano 0,021 0,012 0,011 0,044 
 
 Titulação com Heptano 
Tabela A5- Número de moles de Propanol, Heptano, Água e total da mistura, depois da titulação com Heptano 
Mistura 
Água/Propanol 
(v/v %) 
 
nPropanol (mol) 
 
nHeptano(mol) 
 
nÁgua (mol) 
 
nTotal (mol) 
20% Propanol 0,0053 0,00068 0,088 0,88 
40% Propanol 0,011 0,00068 0,066 0,078 
 
 Titulação com Água 
Tabela A6- Número de moles de Propanol, Heptano, Água e total da mistura, depois da titulação com Água 
Mistura 
Heptano/Propanol 
(v/v %) 
 
nPropanol (mol) 
 
nHeptano(mol) 
 
nÁgua(mol) 
 
nTotal (mol) 
20% Propanol 0,0053 0,011 0,0028 0,019 
40% Propanol 0,011 0,0082 0,0083 0,027 
 
 
 
 
 
 
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Apêndice B: Densidades dos Componentes a 20,2ºC 
Tabela B1: Densidade dos compostos a 20,2ºC 
Componentes Densidade (kg/m3) 
Água 998,34 
Heptano 684 
Propanol 803