Trabalho 13 - Curva de solubilidade para um sistema ternário Grupo CGJ

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Departamento de Engenharia Química	
Licenciatura em Engenharia Química
LABO3 2021/2022
Departamento de Engenharia Química 
Licenciatura em Engenharia Química	
LABO3 2021/2022
CURVA DE SOLUBILIDADE PARA 
UM SISTEMA TERNÁRIO
Cristiana Oliveira 1200856
Daiane Oliveira 1201569
Joana Santos 1201573 02/12/2021
Sumário
A curva de solubilidade para um sistema ternário de líquidos constituído por acetona (C3H.0), água (H›O) e acetato de etilo(CAHsO2) foi obtida a partir titulações tendo-se usado acetato de etilo como titulante e a mistura composta de água e acetona,em várias proporções, como titulado. A partir destas titulações, encontrou-se diferentes valores de volume (mL) de acetato de etilo gastos e, assim, determinou-se a concentração em percentagem (m/m), que tornou possível construir a curva de solubilidade para este sistema água-acetona-acetato de etilo. Para a construção da mesma teve-se como referência a curva de solubilidade para a temperatura de 30°C. A curva obtida encontra-se acima da curva de referência o que era previsto, visto que a área de miscibilidade diminui com o aumento da temperatura e a experiência foi realizada a uma temperatura ambiente de aproximadamente 20°C.
Figura 1-Curva de solubilidade para o sistema ternário água-acetona-acetato de etilo
Introdução
Os sistemas ternários são sistemas constituídos por três componentes, os quais se encontram no estado líquido e se misturam sem reação química, assim os sistemas podem apresentar de uma a três fases onde as suas quantidades relativas são normalmente expressas em percentagem em peso em diagramas como o da Figura 2. .Em cada um dos vértices encontram-se as letras A, B e C que correspondem aos componentes puros A, B e C, respetivamente. O lado oposto a cada um dos componentes indica a ausência do mesmo logo, as linhas horizontais correspondem ao aumento da percentagem do composto desde zero na base do triangulo a 100% no vértice do mesmo. Partindo das três escalas de composição do diagrama é possível ler a composição da solução em qualquer ponto.
.
Figura 2. Diagrama da composição de um sistema ternário.
Uma das partes mais importantes do diagrama são as linhas de ligação que representam a união das duas fases em equilíbrio. Estas são linhas horizontais a temperatura constante, e por isso podem não ser desenhadas. Normalmente, a área de miscibilidade de um sistema ternário diminui com o aumento da temperatura. Existem ainda outros tipos de sistemas ternários. ( ver figura 3 e 4)
Figura 3. Representação da linha conjugada GLP. Figura 4- Diagramas de outros tipos de sistemas líquidos de três componentes
Material 
Material recorrente de laboratório
Reagentes
· Acetona
· Acetato de etilo
· Água desmineralizada 
Procedimento 
O procedimento foi realizado a partir do manual de Laboratório III, módulo D.
Resultados 
Parte experimental
Na tabela 1 estão representados os valores de acetona adicionado e de acetato de etilo gasto para cada uma das titulações, sendo que o titulado é constituído inicialmente por uma mistura de 4 ml de água e 1 ml de acetona. Após a primeira titulação adicionou-se 1 ml de acetona e titulou-se novamente, tendo-se repetido esse processo mais 3 vezes.
Tabela 1- Volumes adicionados de acetona (mL), e de acetato de etilo para cada uma das titulações.
	
Ensaios
 
	 Volume 
Acetona(mL) 
	
Volume de Acetato de Etilo (mL)
	
	
	Vi
	Vf
	∆V
	 
	
1
	1,00
	1,00
	1,65
	0,65
	
0,61
	
	2,00
	1,00
	1,20
	0,20
	
	
	3,00
	1,20
	1,80
	0,60
	
	
	4,00
	1,80
	2,50
	0,70
	
	
	5,00
	2,50
	3,40
	0,90
	
	
2
	1,00
	1,65
	2,30
	0,65
	
0,67
	
	2,00
	2,30
	2,80
	0,50
	
	
	3,00
	2,80
	3,10
	0,30
	
	
	4,00
	3,10
	3,95
	0,85
	
	
	5,00
	3,95
	5,00
	1,05
	
	
3
	1,00
	2,00
	2,45
	0,45
	
0,65
	
	2,00
	2,45
	2,70
	0,25
	
	
	3,00
	2,70
	3,30
	0,60
	
	
	4,00
	3,30
	4,20
	0,90
	
	
	5,00
	4,20
	5,25
	1,05
	
Na tabela 2 estão representados os valores de acetato de etilo gasto para cada uma das titulações, sendo que o titulado é constituído inicialmente por uma mistura de 3 ml de água e 4 ml de acetona. Após a primeira titulação adicionou-se 1 ml de acetona e titulou-se novamente, em seguida repetiu-se o processo, mas com a adição de 2 ml de acetona.
Tabela 2- Volumes adicionados de acetona (mL), e de acetato de etilo para cada uma das titulações. 
	
Ensaios
 
	 Volume 
Acetona(mL) 
	
Volume de Acetato de Etilo (mL)
	
	
	Vi
	Vf
	∆V
	 
	
1
	4,00
	3,40
	6,40
	3,00
	
2,17
	
	5,00
	6,40
	7,40
	1,00
	
	
	7,00
	7,40
	9,90
	2,50
	
	
2
	4,00
	5,00
	8,00
	3,00
	
2,28
	
	5,00
	8,00
	9,15
	1,15
	
	
	7,00
	9,15
	11,85
	2,70
	
	
3
	4,00
	5,30
	 8,00
	2,70
	
2,23
	
	5,00
	8,00
	9,25
	1,25
	
	
	7,00
	9,25
	12,00
	2,75
	
Na tabela 3 estão representados os valores de acetato de etilo gasto para cada uma das titulações, sendo que o titulado é constituído inicialmente por uma mistura de 2 ml de água e 5 ml de acetona. Após a primeira titulação adicionou-se 1 ml de acetona e titulou-se novamente, em seguida repetiu-se o processo, mas com a adição de 2 ml de acetona.
Tabela 3- Volumes adicionados de acetona (mL), e de acetato de etilo para cada uma das titulações.
	
Ensaios
 
	 Volume 
Acetona(mL) 
	
Volume de Acetato de Etilo (mL)
	
	
	Vi
	Vf
	∆V
	 
	
1
	5,00
	9,90
	14,90
	5,00
	
3,68
	
	6,00
	1,30
	2,80
	1,50
	
	
	8,00
	2,8
	 7,35
	4,55
	
	
2
	5,00
	6,00
	10,90
	4,90
	
3,63
	
	6,00
	10,90
	12,50
	1,6
	
	
	8,00
	12,50
	16,90
	4,4
	
	
3
	5,00
	12,00
	17,25
	5,25
	
3,68
	
	6,00
	0,00
	1,65
	1,65
	
	
	8,00
	1,65
	5,80
	 4,15
	
Na tabela 4 estão representados os valores de acetato de etilo gasto para cada uma das titulações, sendo que o titulado é constituído inicialmente por uma mistura de 1 ml de água e 1 ml de acetona. Após a primeira titulação adicionou-se 1 ml de acetona e titulou-se novamente, tendo-se repetido esse processo mais 2 vezes.
Tabela 4- Volumes adicionados de acetona (mL), e de acetato de etilo para cada uma das titulações.
	
Ensaios
 
	 Volume 
Acetona(mL) 
	
Volume de Acetato de Etilo (mL)
	
	
	Vi
	Vf
	∆V
	 
	
1
	1,00
	7,35
	7,80
	0,45
	
1,43
	
	2,00
	7,80
	9,10
	1,30
	
	
	3,00
	9,10
	10,55
	1,45
	
	
	4,00
	10,55
	13,05
	2,50
	
	
2
	1,00
	7,0
	7,55
	0,55
	
1,48
	
	2,00
	7,55
	 8,70
	1,15
	
	
	3,00
	8,70
	10,40
	1,70
	
	
	4,00
	10,40
	12,90
	2,50
	
	
3
	1,00
	7,75
	8,35
	0,60
	
1,48
	
	2,00
	 8,35
	9,60
	1,25
	
	
	3,00
	9,60
	11,00
	1,40
	
	
	4,00
	11,00
	13,65
	2,65
	
Com as variações médias de volume gasto de acetato de etilo (tabelas de 1 a 4), calculou-se a massa de cada componente na mistura (água, acetona e acetato de etilo) utilizando a densidade de cada elemento respetivamente (referência 1,2,3) para, por fim, calcularmos as respetivas percentagens mássicas. O exemplo de cálculo segue-se em anexo (anexo 1).
Na tabela 5 estão representados os valores das massas e das percentagens (m/m) dos respetivos reagentes para cada uma das titulações.
Tabela 5- Valores das massas(g) e das percentagens (m/m) dos respetivos reagentes para cada uma das titulações
	
	
Ensaio
	Massa Água (g)
	Massa Acetona (g)
	Massa Acetato de Etilo (g)
	Percentagem Mássica Água
(m/m) %
	Percentagem Mássica Acetona
(m/m) %
	Percentagem Mássica Acetato de Etilo
(m/m) %
	
	
	
	
	
	
	
	
	
Parte 1
	1
	
3,992
	
0,7910
	0,5500
	74,9
	14,8
	10.3
	
	2
	
	
	0,6040
	74,1
	14,7
	11,2
	
	3
	
	
	0,5860
	74,4
	14,7
	10,9
	
Parte 2
	1
	
2,994
	
3,164
	1,955
	36,9
	39,0
	24,1
	
	2
	
	
	2,054
	36,5
	38,5
	25,0
	
	3
	
	
	2,009
	36,7
	38,7
	24,6
	
Parte 3
	1
	
1,996
	
3,955
	3,316
	21,5
	42,5
	36,0
	
	2
	
	
	3,270
	21,6
	42,9
	35,5
	
	3
	
	
	3,316
	21,5
	42,5
	36,0
	
Parte 4
	1
	
0,9980
	
0,791
	1,288
	32,4
	25,7
	41,9
	
	2
	
	
	1,333
	32,0
	25,3
	42,7
	
	3
	
	
	1,333
	32,0
	25,3
	42,7
Discussão de Resultados/ ConclusãoCom os valores obtidos para as percentagens mássicas de cada componente nos respetivos ensaios, foi traçada a curva de solubilidade do sistema ternário água-acetona-acetato de etilo, parcialmente miscível (figura 4).
Figura 4- Curva de Solubilidade para um Sistema Ternário água – acetona - acetato de etilo a temperatura e pressões ambientes. 
Nesta experiência traçou-se uma curva de solubilidade para o sistema ternário água-acetona-acetato de etilo através da união dos pontos resultantes de cada componente. A curva de solubilidade obtida para uma temperatura de 20°C, representada na figura 4, como esperado, encontra-se acima da curva fornecida no diagrama que é referente a uma temperatura de 30°C, uma vez que a área de miscibilidade diminui com o aumento da temperatura. No entanto, os pontos referentes à parte 4 encontram-se ligeiramente a baixo da curva de referência, esta discrepância pode estar relacionada com erros na preparação das soluções ou pelo facto de a turvação da solução não ser facilmente percetível, principalmente nessa parte em que os volumes iniciais de titulado são muito reduzidos.
Bibliografia
Densidades de cada elemtento:
Referência 1: https://www.newtoncbraga.com.br/index.php/almanaque/271-densidade-de-alguns-liquidos-a-20-graus-celsius.html 
Referência 2: https://www.fq.pt/tabelas/massa-volumica-da-agua 
Referência 3: https://macro.lsu.edu/howto/solvents/ethylacetate.htm 
NOUWS, Hendrikus Petrus Antonius et al. Manual de LABO3, 2021
VENKATARATNAM, A., RAO, R. J. and RAO, C. V. “Ternary liquid equilibria. Systems: acetone – water – esters”, Engineering Science, 7: 102-110, 1957.
Anexos
Anexo 1: Exemplo de cálculo
2