DIAGRAMA DE FASES TERNÁRIO

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ 
 CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS 
 DEPARTAMENTO DE QUÍMICA 
 QUÍMICA EXPERIMENTAL 
 RELATÓRIO 3: 
 Diagrama de Fases Ternário 
 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,03 DE FEVEREIRO DE 2022 
 1. Resultados e Discussão 
 Após adicionados tolueno e etanol nos tubos 1 ao 6, foi possível observar 
 uma única fase líquida, pelo fato da alta solubilidade do tolueno em etanol. Por 
 conseguinte, acrescentou-se água destilada até que fosse possível observar a 
 mudança de fase. 
 Na Tabela 1, encontram-se os respectivos volumes dos componentes, etanol 
 e tolueno, utilizados. 
 Tabela 1: volumes de etanol e tolueno utilizados em cada tubo 
 Tubo n º 1 2 3 4 5 6 
 Etanol 
 (mL) 
 2,50 7,50 13,0 18,0 23,0 24,0 
 Tolueno 
 (mL) 
 20,5 16,0 11,5 7,00 2,00 1,00 
 Logo após a adição de água destilada e a observação da formação de duas 
 fases, foram anotados os seguintes dados: 
 Na Tabela 2 encontram-se os volumes de água adicionados até a obtenção 
 de fases imiscíveis: 
 Tabela 2: volumes de água, etanol e tolueno em cada tubo, assim como o volume 
 total deles. 
 Tubo n º 1 2 3 4 5 6 
 Etanol 
 (mL) 
 2,50 7,50 13,0 18,0 23,0 24,0 
 Tolueno 
 (mL) 
 20,5 16,0 11,5 7,00 2,00 1,00 
 Água 
 (mL) 
 0,30 0,90 2,80 5,50 16,50 25,20 
 Total 23,3 24,4 27,3 30,5 41,5 50,2 
 Utiliza-se a seguinte equação para calcular a porcentagem dos componentes 
 na mistura que se turva: 
 %Vc = x 100% 𝑉𝑐 𝑉𝑡 
 (1) 
 Onde, Vc é o volume do componente e Vt é o volume total dos componentes 
 juntos em cada tubo. 
 Fazendo o cálculo para o etanol no tubo 1, obtém-se: 
 %Vc = x 100% 2 , 50 23 , 3 
 %Vc = 10,7 
 Agora, para o tolueno no tubo 1: 
 %Vc = x 100% 20 , 50 23 , 3 
 %Vc = 88,0 
 E para a água no tubo 1 novamente: 
 %Vc = x 100% 0 , 30 23 , 3 
 %Vc = 1,30 
 Após calculados todas as porcentagens de etanol, tolueno e água na fase 
 imiscível, utilizou-se a Tabela 3 para representar tais resultados. 
 Tabela 3: Porcentagens de água, etanol e tolueno na fase imiscível em cada tubo 
 Tubo n º 1 2 3 4 5 6 
 Etanol 
 (%) 
 10,7 30,7 47,6 59,0 55,4 47,8 
 Tolueno 
 (%) 
 88,0 65,6 42,1 23,0 4,80 2,00 
 Água (%) 1,30 3,70 10,3 18,0 39,8 50,2 
 A partir da Tabela 3 foi plotado um diagrama de fases ternário, no qual foram 
 indicadas, em vermelho, as regiões uni e bifásicas, assim como os pontos aleatórios 
 P e Q. 
 Gráfico 1: Diagrama ternário de fases obtido a partir de resultados experimentais 
 para a mistura água-etanol-tolueno. 
 Tomando os pontos P e Q como representativos, foi possível observar que 
 em P existem duas fases e a mistura consiste de 50% etanol, 20% tolueno e 30% 
 água, enquanto no ponto Q a mistura é monofásica e apresenta 70% etanol, 10% 
 tolueno e 20% água. 
 Foi possível, ainda, aplicar a regra da alavanca para o ponto P para calcular 
 os volumes das fases e suas composições no sistema bifásico: 
 X = 75,5 - 55 = 20,5 (2) 
 Y = 55 - 39,5 = 15,5 (3) 
 Onde X e Y são as distâncias do ponto P até as fases t (12% água, 50% 
 etanol, 38% tolueno) e h (48% água, 50% etanol, 2% tolueno) na linha de tendência. 
 Portanto: 
 X / Y = Vt / Vh (4) 
 20,5 / 15,5 = Vt / Vh 
 Vt / Vh = 1,323 
 Portanto, Vt = 1,323Vh 
 Supondo que o volume da solução seja 20 mL, prosseguiram-se os cálculos: 
 Vt + Vh = 20 
 1,323Vh + Vh = 20 
 Vh = 20 / 2,323 = 8,61 mL da fase h 
 Vt = 20 - 8,61 = 11,39 mL da fase t 
 Sabendo os volumes e as composições das fases t e h fornecidas pelo 
 diagrama plotado, foi possível determinar as quantidades de cada componente nas 
 fases: 
 Fase t : Fase h : 
 Vt = 11,39 mL 12% 11,39 = ×
 1,367 mL (água) 
 Q lf = 6,7g 48% 8,61 = 4,13 ×
 mL (água) 
 50% 11,39 = 5,7 ×
 mL (etanol) 
 50% 8,61 = ×
 4,305 mL (etanol) 
 38% 11,39 = 4,33 ×
 mL (tolueno) 
 2% 8,61 = 0,172 ×
 (tolueno) 
 Dessa forma, encontraram-se os volumes individuais de cada componente 
 em cada fase da mistura bifásica que se encontra no ponto P. 
 2. Conclusão 
 A partir da prática realizada com o diagrama triangular de fases notou-se que 
 é possível ter em equilíbrio líquido/líquido soluções praticamente imiscíveis, 
 adicionando em seguida outro líquido que solubiliza com ambos. 
 3. Referências 
 [1] Material da aula.