Roteiro prática 3_Sistema ternário (4)

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO 
INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E BIOLÓGICAS DEPARTAMENTO DE QUÍMICA 
 
 
SISTEMA TERNÁRIO: DIAGRAMA DE SOLUBILIDADE 
 
Introdução 
Para um sistema ternário de líquidos, à temperatura e pressão constante, o diagrama de fases é representado em um triângulo equilátero, onde a composição é indicada por um ponto nesse triângulo. Os dados de composição dos três componentes são colocados na área representada pelo triângulo. Em cada lado do triângulo é representada a concentração de um dos componentes, em fração molar ou porcentagem (m/m ou V/V), de modo que cada vértice do triângulo represente 100% de cada componente (ou fração molar unitária. A figura 1 exemplifica a explanação acima. (HENLEY; SEADER, 1981).
Figura 1: Leitura do diagrama ternário
Existem três tipos de sistema líquido ternários, essa classificação está relacionada com a miscibilidade parcial dos três componentes envolvidos na formação do sistema, destes tipos o sistema mais comum é o do tipo 1 onde apenas um par de componentes é parcial ou totalmente imiscível; os outros dois pares são completamente miscíveis em todas as proporções, este tipo é o sistema utilizado neste experimento (ALMEIDA, 2003).
O sistema ternário que será estudado é constituído de água, acetato de etila e acetona. Os componentes água e acetato de etila são parcialmente miscíveis, formando duas fases na solução . Ao entrarem em contato com a acetona, forma-se os pares de acetona-água e acetona-acetato de etila, já que a acetona é miscível em ambos os componentes. A solução que antes era heterogênea, com a adição da acetona ocorre uma redistribuição de água e acetato de etila nas duas camadas. Isto é, parte da água da fase aquosa transfere-se para fase orgânica e vice-versa. Com adição contínua de acetona a solução começa a adquirir um novo aspecto físico, o que ocorre é que uma das fases está aumentando e outra diminuindo, isso acontece de tal modo que chega a um certo ponto que a fase com diminuição é extinguida e a solução torna-se homogênea, permanecendo assim, mesmo com contínua adição de acetona. A linha do diagrama ternário que separa as regiões heterogêneas e homogêneas é chamada de curva binodal ou curva de solubilidade (HENLEY; SEADER, 1981).
 
Parte Experimental 
	 2.1 Materiais 
2 erlenmeyers de 250 mL 
	 
Acetona 
	3 buretas de 50 mL 
	Acetato de etila 
	Suporte e garras 
	Água destilada 
 
Procedimento 
Utilizar três buretas de 50 mL. Preencher uma com acetato de etila, outra com água destilada e a última com acetona. 
Transferir para o erlenmeyer no 1 um volume de 24,0 mL de acetato de etila e 2,0 mL de água destilada. Agitar e observar a formação de um sistema heterogêneo. 
A mistura tem aparência turva sob agitação. Adicionar lentamente, acetona sob agitação constante até o sistema tornar-se transparente e límpido, isto é, apresentar uma única fase. Na Tabela 1, anotar o volume de acetona gasto na titulação (ATENÇÃO!!!! Não complete os volumes nas buretas). 
Em seguida, adicionar mais água no erlenmeyer 1, completando o volume indicado na Tabela 1 e repetir o procedimento de titulação com acetona. 
Repetir o procedimento descrito até completar todas as adições de água indicadas na Tabela 1. 
Transferir para o erlenmeyer no 2 um volume de 24,0 ml de água destilada e 3,0 mL de acetato de etila. Agitar e observar a formação do sistema heterogêneo. Adicionar acetona até o sistema tornar-se transparente e límpido, de forma análoga à do erlenmeyer 1. 
Repetir o procedimento descrito até completar todas as adições de acetato de etila indicadas na Tabela 1. 
 
Apresentação e Discussão dos Resultados 
 Preencher a Tabela 1 com os resultados obtidos experimentalmente. 
TABELA 1: Volumes de líquidos utilizados nas adições e titulações. 
	Erlenmeyer 1 
	Erlenmeyer 2 
	Volume / mL 
	Volume total/mL 
	Volume / mL 
	Volume total/mL
	Acetato 
de etila 
	Água 
	Acetona 
	
	Acetato 
de etila 
	Água 
	Acetona 
	
	24,00
	2,00 
	8,1
	34,1
	--- 
	24,00 
	--- 
	--- 
	
	3,00 
	7
	42,1
	3,00 
	
	4,6 
	31,6 
	
	4,00 
	1,1
	44,2
	4,00 
	
	3,2 
	35,8 
	
	5,00 
	0,3
	45,5
	5,00 
	
	2,1 
	38,9 
	
	6,00 
	1,8
	48,3
	6,00 
	
	1,9 
	41,8 
	
	7,00 
	1,9
	51,2
	7,00 
	
	1,2 
	44 
	
	8,00
	1,6
	53,8
	8
	
	1,6
	46,6
	
	 
	
	
	
	
	 
	 
	
	10,0 
	2,4
	58,2
	10,0 
	
	2,7 
	51,3 
	
	12,0 
	1,9
	62,1
	12,0 
	
	2,4 
	55,7 
	
	14,0 
	1,0
	65,1
	14,0 
	
	2,1 
	59,8 
	
	16,0 
	2,4
	69,5
	16,0 
	
	2,1 
	63,9 
	
	20,0 
	1,3
	74,8
	20,0 
	
	2 
	69,9 
 
Calcular as porcentagens, em volume, de todos os sistemas ternários obtidos nas titulações e completar a Tabela 2. 
 	
Para o cálculo da concentração em % (V/V), utilizou-se a seguinte equação para as substâncias:
Cacetato de etila=X100
Cágua=X100
Cacetona=X100
Logo para o primeiro erlenmeyer, teremos:
Cacetato de etila=x100=70,38%
Cágua=x100=5,87%
Cacetona=x100=23,75%
O mesmo cálculo foi utilizado para as demais misturas. Os valores estão contidos na tabela 2.
TABELA 2: Valores de porcentagem em volume/volume das misturas ternárias homogêneas. 
	Ponto 
	Erlenmeyer 1 
	Erlenmeyer 2 
	
	 
	%P (v/v) 	 
		%P (v/v) 	 
	
	Acetato de etila (Pac.et.) 
	Água 
(Págua) 
	Acetona 
(Pacetona) 
	Acetato de 
Etila (Pac.et.) 
	Água 
(Págua) 
	Acetona 
(Pacetona) 
	1 
	70,38 
	5,87% 
	23,75%
	--- 
	--- 
	--- 
	2 
	57% 
	7,13% 
	35,87%
	9,50% 
	75,90% 
	 14,60% 
	3 
	54,3%
	9,05% 
	36,65%
	 
	 
	 	 
	4 
	52,75% 
	10,99% 
	36,26%
	 
	 
	 	 
	5 
	49,69% 
	12,42% 
	37,89%
	 
	 
	 	 
	6 
	46,88% 
	13,67% 
	39,45%
	 
	 
	 	 
	7 
	44,61% 
	14,87% 
	40,52%
	 
	 
	 	 
	8 
	41,24% 
	17,18% 
	41,58%
	 
	 
	 	 
	9 
	38,65% 
	19,32% 
	42,03%
	 
	 
	 	 
	10 
	36,86% 
	21,51% 
	41,63%
	 
	 
	 	 
	11 
	34,39% 
	23,02% 
	42,59%
	 
	 
	 	 
	12 
	32,08% 
	26,74% 
	41,18%
	 
	 
	 	 
 
Os pontos (Pac.et.%, Págua% e Pacetona%) da Tabela 2 serão utilizados na construção do diagrama de equilíbrio entre as fases, seguindo as instruções dadas na introdução. Traçar o gráfico correspondente, identificando as áreas de região monofásica e bifásica. 
A partir das porcentagens em volume dos componentes da mistura no momento em
que a acetona tornou a solução homogênea, foi construído um gráfico .
 Gráfico 1:Diagrama de solubilidade para um sistema ternário de líquidos em % (V/V).
No gráfico a região inferior da curva binodal é correspondente a duas fases(bifásica)líquidas em equilíbrio, uma rica em água, mas que contém pequenas quantidades dos outros componentes dissolvidos e outra rica em acetato de etila que também contém quantidades dissolvidas dos outros. Acima da curva binodal tem-se uma região monofásica, onde os três componentes são completamente miscíveis. 
Conclusão
Considerando a temperatura e pressão constante, é possível tornar um sistema completamente ou parcialmente imiscível em um sistema miscível, pela adição de um terceiro componente que é completamente miscível nos outros dois componentes. Utilizando o diagrama ternário é possível saber o volume necessário para que ocorra a produção de um sistema monofásico através das concentrações (% V/V). Assim como encontrar a curva de solubilidade sabendo a quantidade de acetona que miscibilidade totalmente o sistema. Pode-se concluir que a partir do gráfico 1 qualquer ponto acima da curva apresenta uma única fase, ou seja o sistema ternário é totalmente miscível, e análogo, qualquer ponto abaixo da curva apresenta duas fases, sendo cada uma rica em água e outra rica em acetato de etila
 
 
82.254999999999995	74.935000000000002	72.625	70.88	68.634999999999991	66.605000000000004	64.87	62.03	59.664999999999999	57.674999999999997	55.685000000000002	52.67	16.770000000000003	22.064999999999998	25.575000000000003	28.465000000000003	30.685000000000002	32.835000000000001	36.355000000000004	39.225000000000001	41.64	43	.64	47.1	23.750000000000004	35.869999999999997	36.650000000000006	36.26	37.89	39.449999999999996	40.52000000000000341.58	42.03	41.629999999999995	42.59	41.180000000000007	14.560000000000002	21.789999999999992	25.450000000000003	28.230000000000004	29.550000000000004	31.33	33.730000000000004	35.370000000000005	36.46	36.400000000000006	36.14	55	45	60	40	65	35	70	30	75	25	80	20	85	15	90	10	95	5	95	90	90	80	85	70	80	60	75	50	70	40	65	30	60	20	55	10	5	10	10	20	15	30	20	40	25	50	30	60	35	70	40	80	45	90	90	90	80	80	70	70	60	60	50	50	40	40	30	30	20	20	10	10	10	0	20	0	30	0	40	0	50	0	60	0	70	0	80	0	90	0	10	0	20	0	30	0	40	0	50	0	60	0	70	0	80	0	90	0	0	0	10	10	20	20	30	30	40	40	50	50	60	60	70	70	80	80	90	90	100	100	
50	45	40	35	30	25	20	15	10	5	0	100	90	80	70	60	50	40	30	20	10	0	
50	55	60	65	70	75	80	85	90	95	100	100	90	80	70	60	50	40	30	20	10	0