DIAGRAMA DE FASES BINÁRIO

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ 
 CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS 
 DEPARTAMENTO DE QUÍMICA 
 QUÍMICA EXPERIMENTAL 
 RELATÓRIO 2: 
 Diagrama de Fases 
 Acadêmicos: 
 Ana Carolina Fernandes Parola RA: 112424 
 Caio Grego 112426 
 Giovanna Gatti Alves 112418 
 Julia Cardoso Oliveira 112412 
 Mharia Eduarda Jasper Benavides 112421 
 Raffaela Bandeira Rodrigues 112420 
 Turma: 207/05 
 Professora: Thelma Sley Pacheco Cellet 
 MARINGÁ, 3 DE FEVEREIRO DE 2022 
 1. Resultados e Discussões 
 Uma vez que as amostras contendo fenol e água foram preparadas, de 
 acordo com a Tabela 1, foi efetuado um banho-maria com água enquanto se agitava 
 as alíquotas com um fio de cobre. 
 Tabela 1: Volumes da solução fenólica e de água adicionados aos respectivos 
 tubos de ensaio. 
 Tubo nº 1 2 3 4 5 6 7 8 
 Solução 
 fenólica 
 (mL) 
 1,50 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 14,00 
 Água 
 adicionad 
 a (mL) 
 18,50 18,00 16,00 14,00 12,00 10,00 8,00 6,00 
 Durante o banho-maria, observou-se a turvidez das alíquotas desaparecer, 
 formando-se apenas uma fase e, nesse ponto, retirava-se o tubo do banho e 
 anotava-se a temperatura da solução como “Temperatura 1”. Continuou-se a 
 agitação fora do aquecimento e as amostras voltaram a se turvar. As temperaturas 
 deste ponto também foram anotadas como “Temperatura 2”. 
 Os dados de temperatura obtidos de cada alíquota encontram-se na Tabela 2: 
 Tabela 2: Dados experimentais das temperaturas das amostras 
 Tubo nº Temperatura 1 Temperatura 2 
 1 - - 
 2 47,0 47,5 
 3 63,0 62,0 
 4 65,0 65,0 
 5 66,5 65,5 
 6 61,0 60,5 
 7 55,0 57,0 
 8 46,5 45,5 
 Foram calculadas as frações mássicas de cada alíquota a partir da Equação 
 (2), exemplificada a partir do Tubo nº 1: 
 %mássica de fenol =( x 100 𝑀𝑓𝑒𝑛𝑜𝑙 𝑀𝑓𝑒𝑛𝑜𝑙 + 𝑀 á 𝑔𝑢𝑎 ) 
 (1) 
 Sendo as massas M fenol e M água dadas por: 
 M fenol = 0,95 (ρ fenol V sol ) × (2) 
 M água = (0,05 M sol ) + M água,ad × (3) 
 Onde ρ fenol representa a densidade do fenol que é dada como 1,07; V sol é o 
 volume da solução de fenol 95% (m/m) utilizada, M sol é a massa dessa mesma 
 solução e M água,ad é a massa de água adicionada à solução, considerando a 
 densidade da água como 1. [2] 
 %mássica de fenol = x 100 1 , 52 1 , 52 + 18 , 58 
 %mássica de fenol = 7,56 % . 
 Os respectivos dados contendo as frações mássicas e as médias das Temperaturas 
 1 e 2 de cada amostra encontram-se na Tabela 3: 
 Tabela 3: Valores de fração mássica (em %) calculados e valores médios das 
 temperaturas coletadas experimentalmente (em ºC) 
 Tubo nº 1 2 3 4 5 6 7 8 
 % 
 mássica 
 de fenol 
 7,56 10,09 20,05 30,02 39,00 49,11 58,53 67,83 
 T( o C ) - 47,25 62,50 65,00 66,00 60,75 56,00 46,00 
 A partir destes dados foi possível plotar o Gráfico 1: 
 Gráfico 1: relação entre fração mássica de fenol e Temperatura de turvação 
 ou clareamento das amostras. 
 Conforme sugerido, foi então estabelecido um ponto G localizado nas 
 coordenadas % Fenol = 30,0 e T= 54ºC e foram indicadas as regiões onde há uma 
 fase e duas fases. As informações adicionais foram anotadas no Gráfico 2. 
 Gráfico 2: marcação do Gráfico 1 com a localização das regiões monofásicas 
 e bifásicas e do ponto G 
 A seguir foi aplicada a Regra das Fases de Gibbs (4) para as regiões 
 monofásica e bifásica, sabendo que para ambos casos C=2 (dois componentes: 
 água e fenol) e que P representa o número de fases na amostra: 
 F = C - P +1 (4) 
 Para a região monofásica: F = 2 - 1 +1 = 2 
 Para a região bifásica: F= 2 - 2 + 1 = 1 
 A partir da dedução acima provou-se que a região monofásica necessita de 2 
 variáveis para ser definida, sendo estas a fração mássica de fenol na solução e sua 
 temperatura. Por sua vez, também foi deduzido que a região bifásica pode ser 
 definida por apenas uma variável, podendo esta ser a temperatura ou a % mássica 
 de fenol. 
 Em seguida, foi aplicada a regra da alavanca sobre o ponto G já 
 estabelecido, da seguinte forma: 
 GF = 60 - 30 = 30 (5) 
 GA = 30 - 15 = 15 (6) 
 Onde GF e GA são as distâncias do ponto G até a fase mais fenólica (l f ) e até 
 a fase mais aquosa (l a ), respectivamente, que foram obtidas através de observação 
 pelo gráfico. 
 Achadas as distâncias, foram calculadas as quantidades (Q) das fases l a e l f a 
 partir da regra: 
 Q la GA = Q lf GF × × (7) 
 Sendo assim, foram estabelecidas as razões: 
 = = = 2 𝑄𝑙𝑎 𝑄𝑙𝑓 
 𝐺𝐹 
 𝐺𝐴 
 30 
 15 
 (8) 
 Portanto, foi possível encontrar as massas de fases e suas composições no 
 ponto G. Supondo que a massa da solução seja 20g, fizeram-se as seguintes 
 operações: 
 Q la = 2Q lf (9) 
 Q la + Q lf = 20 (10) 
 Substituindo a (9) em (10), o sistema foi resolvido: 
 2Q lf + Q lf = 20 
 3Q lf = 20 
 Q lf = 6,7g 
 Q la = Q total - Q lf 
 Q la = 20 - 6,7 = 13,3g 
 Sabendo as massas e as composições das fases l f e l a fornecidas pelo 
 diagrama plotado, foi possível determinar as quantidades de cada componente nas 
 fases. Analisando o diagrama concluiu-se que a fase l a possui aproximadamente 
 15% de massa de fenol, enquanto a fase l f possui em torno de 60%. Portanto: 
 Fase l a : Fase l f : 
 Q la = 13,3g 15% 13,3 = ×
 1,995g (fenol) 
 Q lf = 6,7g 60% 6,7 = 4,02g ×
 (fenol) 
 85% 13,3 = ×
 11,305g (água) 
 40% 6,7 = 2,68g ×
 (água) 
 Dessa forma, encontraram-se as massas individuais de cada componente em 
 cada fase da mistura bifásica que se encontra em T= 54ºC e apresenta 30% de 
 massa de fenol. 
 2. Conclusão 
 A fim de observar o comportamento da miscibilidade do fenol em água, foram 
 preparadas 8 alíquotas em diferentes concentrações e observou-se em que 
 temperaturas as soluções se turvaram e clarificaram. Tabelaram-se as frações 
 mássicas e as médias das temperaturas coletadas para cada amostra e foi plotado 
 um diagrama de fases, a partir do qual foi possível discutir e localizar as fases 
 monofásicas e bifásicas aplicando o conceito da regra das fases de Gibbs, assim 
 como arbitrar um ponto G e encontrar a massa de suas fases e de cada 
 componente de cada uma das fases individualmente utilizando a regra da alavanca, 
 obtendo resultados satisfatórios. 
 3. Referência 
 [1] CASTELLAN, G. Fundamentos de Físico-Química, 1a Edição, ABDR, 1986. 
 [2] Material de aula.