Relátorio 8 determinaçao do diagrama de equlibrio FINALIZADO (1)

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS - UFAL
CENTRO DE TECNOLOGIA - CTEC
ENGENHARIA QUÍMICA
Aluno: Gabriel Gomes Barros Souza
RELATÓRIO 8: DETERMINAÇÃO DO DIAGRAMA DE EQUILÍBRIO DE UM
SISTEMA LÍQUIDO TERNÁRIO.
Relatório do experimento de DETERMINAÇÃO DO DIAGRAMA DE EQUILÍBRIO
DE UM SISTEMA LÍQUIDO TERNÁRIO realizado sob orientação da professora
Carmen Lucia de Paiva, como requisito avaliativo da disciplina de Laboratório de
Química 2.
Maceió- AL
2022
Sumário
1 Introdução ———————————— 3
2 Objetivo————————————— 4
3 Metodologia e materiais utilizados —- 5
4 Procedimento experimental————- 6
5 Resultados e discussão—-----------------8
6 Conclusão————————————- 12
7 Referências bibliográficas——————- 13
1 INTRODUÇÃO E FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA:
Diagrama de equilíbrio de fases é o resultado após a reação, ou seja, é o equilíbrio
termodinâmico de pressão, temperatura e composição do sistema. Eles são como "mapas", os
quais indicam em que pressão, temperatura e composição estão estáveis termodinamicamente
em determinada fase. O diagrama de fases ternário é usado para facilitar a leitura da
composição do sistema, uma vez que, em um sistema cartesiano normal, teríamos que usar o
eixo das cotas, por termos 3 componentes
Para esse experimento, a habilidade de ler e interpretar diagramas ternários é crucial, então
um tópico da introdução será reservado a explicação de como ler e interpretar um diagrama
ternário.
1.1- Interpretação e como ler um diagrama ternário
Em soluções parcialmente miscíveis, podemos obter produtos com uma ou duas fases. Os
dados de equilíbrio podem ser representados em diagramas ternários. Os quais são
representados em triângulos retângulos ou equiláteros à pressões e temperaturas constantes.
Em diagramas ternários, temos 3 substâncias parcialmente miscíveis, ou seja, que se
misturam a dada temperatura e pressão. A leitura de dada substância é lida com base ao lado
oposto do vértice do componente, tendo em consideração que os diferentes tipos de triângulo
representam como é lida a massa ou mol das substâncias A, B e C.
No diagrama de fases ternário simples, podemos ter 3 tipos de casos que podem ocorrer, o
ponto pode estar sob um vértice, sobe um lado do triângulo, e dentro do triângulo.
Maiores explicações e conclusões serão tiradas no tópico 5 (resultados e discussão)
1.2 Resumo:
Para um sistema ternário, a regra das fases indica a existência de até quatro variáveis
independentes (pressão, temperatura e a fração em mol de dois componentes). À pressão e
temperatura constantes, o diagrama de fases é apresentado na forma triangular, onde cada
vértice corresponde a um componente puro. Um fato interessante que pode ser observado é
que dois líquidos não miscíveis, quando juntos em determinadas proporções e em presença de
um terceiro líquido, miscível nos dois primeiros, permitem obter uma solução ternária
estável.
Experimentalmente, o diagrama de fases ternário é obtido preparando-se inicialmente
misturas conhecidas dos dois líquidos pouco miscíveis. Em seguida, adiciona-se, com auxílio
de uma bureta, o terceiro líquido até que a turbidez desapareça, ou seja, um novo sistema com
fase única seja atingido.
2 Objetivo:
Determinar o diagrama de solubilidade de dois líquidos parcialmente miscíveis entre
si com um terceiro completamente miscível nos outros dois.
3 Material e reagentes:
Ácido acético glacial, água destilada, clorofórmio, pipetas, bureta, erlenmeyer.
4 Procedimento experimental:
a) Preparar as seguintes misturas de clorofórmio e água.
b) Transformar os volumes em massa.
d(CHCl3) = 1,49 g.mL-1 d(H2O) = 1,00 g.mL-1 d(HOAc) = 1,05 g.mL-1
c) Adicionar, mediante bureta, ácido acético ao sistema do erlenmeyer 01 até que
desapareçam as duas fases. Agitar a mistura durante a operação. Anotar o volume de ácido
acético adicionado.
d) Repetir a operação com os demais erlenmeyer.
e) Organizar a seguinte tabela, onde % é a fração molar de cada componente.
f) Fazer o diagrama triangular com as percentagens de clorofórmio, água e ácido acético e
traçar a curva característica de equilíbrio do sistema.
5 RESULTADOS E DISCUSSÃO:
- Seguindo as instruções do roteiro, dados e tabelas foram formulados para
melhor entendimento da discussão do experimento feito em laboratório, tendo
em vista que o mesmo exige algumas propriedades matemáticas, como a
transformação de ml para massa e o arranjo do diagrama de equilíbrio (de
forma numérica)
- Para começar, transformei os valores do clorofórmio e da água de volume para
massa como mostra a tabela abaixo:
- A tabela de massa será muito importante para a continuidade do relatório, além
de uma maior precisão no resultado do experimento, tendo em vista que as
propriedades do sistema de equilíbrio relacionam temperatura, pressão, e a
fração de mols entre os componentes, tornando assim, a estimativa de massa
necessária.
Erlenmeyer CHCL3 (G.ML) H20(G.ML)
A 1,49 g.mL-1 (1ml) 1 g.mL-1 (1ml)
B 2,98 g.mL-1 (2ml) 2 g.mL-1 (2 ml)
C 4,47 g.mL-1 (3ml) 3 g.mL-1 (3 ml)
D 5,96 g.mL-1 (4 ml) 4 g.mL-1 (4 ml)
E 7,45 g.mL-1 (5ml) 5 g.mL-1 (5 ml)
F 8,94 g.mL-1 (6 ml) 6 g.mL-1 (6 ml)
G 10,43 g.mL-1 (7ml) 7 g.mL-1 (7 ml)
H 11,92 g.mL-1 (8ml) 8 g.mL-1 (8 ml)
I 13,41 g.mL-1 (9ml) 9 g.mL-1 (9 ml)
J 14,9 g.mL-1 (10ml) 10 g.mL-1 (10 ml)
- Pelo auxílio da tabela, podemos observar que o clorofórmio tem 1,49
g.mL-1 por ml quando convertido de volume para massa, enquanto a água tem
1 g.mL-1, tornando assim o clorofórmio significativamente mais denso que a
água, note que essa informação será crucial para a continuação do sistema
líquido ternário, tendo em vista que precisamos de dois líquidos não miscíveis,
pois quando juntos em determinadas proporções e em presença de um terceiro
líquido, miscível nos dois primeiros, permitem obter uma solução ternária
estável, fato que será comprovado no proximo topico do experimento.
5.1 FRAÇÃO MOLAR:
- A fração molar do clorofórmio será importante para a análise de aumento ou
decrescimento de qual componente no diagrama triangular, um gráfico com a
fração do clorofórmio e do ácido acético foi montado, para o auxílio da
verificação das propriedades da reação entre água, clorofórmio e ácido acético:
-
Figura 1( Fração molar do clorofórmio e do ácido acético)
- Com a observação do gráfico, é possível afirmar que há um decréscimo de ambos os
compostos, em contrapartida, temos um aumento significativo da água devido ao decréscimo
de ambos os compostos (consumo) Todavia, para a composição de apenas 2 compostos (água
e clorofórmio) a adição de ácido acético demonstra um pequeno aumento, porém, o que não
dura muito pois logo em seguida ocorre uma diminuição mais brusca, significando assim que
o sistema líquido ternário atinge o equilíbrio com maior facilidade se a concentração de
solvente for menor.
5.2 DIAGRAMA TRIANGULAR
- Com todos os dados coletados até o momento, é possível construir o objetivo
final do relatório, o diagrama triangular.
- Dessa forma, o diagrama triangular fica como apresentado abaixo:
No diagrama ternário a parte que se encontra em encontro à curva de solubilidade é a região
onde se tem duas fases em equilíbrio, uma parte que é rica em água, mas que também contém
outros componentes dissolvidos, porém em menor quantidade, e outra área rica em
clorofórmio que também como apresentado na parte rica em água contém os outros
componentes da reação dissolvidas. Isso porque a água e o clorofórmio formam áreas que
podem se misturar (polaridade) enquanto o ácido acético não tem a mesma característica
miscível, ficando deslocado.
6 - CONCLUSÃO:
- A partir da realização do experimento, tanto a tabela de transformação de
massa dos compostos miscíveis usados no experimento quanto a fração
molar e a formulação do diagrama triangular do sistema de equilíbrio
regido pelos compostos tiveram o objetivo de facilitar e demonstrar a
utilização dessa reação com a finalidade de determinar o sistema ternário
líquido de equilíbrio entreesses compostos.
- Com os resultados obtidos a partir dos fatos já citados, foi possível
determinar que o clorofórmio e água são miscíveis no sistema ternário
líquido, como foi representado no próprio diagrama triangular, enquanto
o ácido acético não possui essa mesma relação, estando assim em menor
quantidade no diagrama, também foi possível observar o decrescimento
do clorofórmio e do ácido acético para o aumento gradativo de água no
sistema.
- Dessa forma, considero o objetivo do trabalho alcançado, sendo ele de
usar o sistema líquido ternário e o gráfico de fração molar para as
medições, além de explicar sua finalidade a partir do experimento, com
também o auxílio da tabela e da análise de ambos os gráficos e diagrama
triangular.
7 - REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS:
1-P.W.Atkins, Físico-Química, Vol 1 e 3; 2-W.J. Moore, Físico-Química, Vol 1 e
2
3- Pignatello, J. J.; Oliveros, E.; Mackay, A. Critical Reviews in Environmental
Science and Technology, v. 36, p.1–84, 2006.
4- Aguiar, A. et al. Química Nova, v. 30, p.623-628, 2007.