Equilíbrio líquido-vapor misturas azeotrópicas

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1 – Introdução
Uma mistura é formada pela junção de duas ou mais substâncias puras, podendo elas serem simples ou compostas. Quando analisadas algumas de suas propriedades físicas, como por exemplo, seus pontos de fusão e ebulição, numa substância pura essas duas propriedades têm valores fixos, não mudam durante todo o processo; com as misturas isso nem sempre acontece, esses patamares de temperatura podem variar.
Existemalguns tipos de misturas que têm um desses patamares constantes. As misturas azeotrópicas, por exemplo, são misturas binárias que apresentam temperatura de ebulição constante, enquanto a de fusão varia. 
Quando misturas binárias de líquidos miscíveis obedecem a Lei de Raoult ou apresentam um desvio mínimo em relação a essa lei, essas misturas são capazes de terem seus constituintes separados por uma destilação simples. No caso das misturas azeotrópicas isso não acontece. 
Na maioria dos casos os desvios da lei são grandes e isso acarreta na formação de máximos ou mínimos, tanto nas curvas de pressão total de vapor X composição, quanto nas de pontos de ebulição X composição. Esses pontos extremos (máximo ou mínimo) são denominados de pontos azeotrópicos e a composição correspondente é denominada composição azeotrópica ou apenas azeótropo.
Considerando um recipiente fechado, ao se atingir o ponto de ebulição da mistura haverá a formação da fase gasosa até que ambas as fases, líquido e vapor, cheguem ao equilíbrio, nesse estágio a quantidade por unidade de tempo das moléculas que atravessam a interface em um sentido (do líquido ao vapor) e no outro (do vapor ao líquido) se igualam.
No diagrama líquido vapor existem duas curvas, uma correspondente ao líquido e uma ao vapor. Então o diagrama temperatura de ebulição X composição apresenta uma curva correspondente às composições do vapor em equilíbrio com as várias soluções em suas temperaturas de ebulição (curva do vapor) e outra abaixo desta representando o ponto de ebulição dessas soluções (curva do líquido).
Para obter esses diagramas experimentalmente determinou-se, com pressão constante, o ponto de ebulição de diversas soluções (resíduo da destilação) e a composição do vapor em equilíbrio com as mesmas (destilado/vapor condensado).
Figura 1 – Exemplo do diagrama líquido-vapor: Temperatura x Composições à Pressão constante com ponto de máximo
Figura 2 – Exemplo do diagrama líquido-vapor: Temperatura x Composições à Pressão constante com ponto de mínimo
2 – Objetivos	
Determinar o diagrama de temperatura de ebulição versus composição para um sistema binário de líquidos que apresenta mistura de temperatura de ebulição mínimo.
3 – Parte Experimental
	3.1 – Materiais e Reagentes
	Materiais
	Reagentes
	●Balão de Destilação;
● Termômetro;
● Condensador;
● Manta de Aquecimento;
● Frascos arrolhados;
● Pipetas;
● Provetas;
● Refratômetro de Abbe;
	
● Isopropanol;
● Ciclohexano;
	3.2 – Procedimento Experimental
1 – Os grupos foram divididos em dois grupos maiores, de forma que o primeiro grupo coletaria diferentes amostras da mistura destilada, adicionando volumes de Isopropanol diferentes, enquanto que o outro iria variar os volumes do Ciclohexano. O nosso grupo foi o que variou os volumes de Isopropanol.
2 –Colocamos o líquido no balão de destilação, ligamos a manta, e aguardamos a ebulição do líquido.
3 – Quando a temperatura do sistema estabilizou, colocamos a temperatura no mínimo, e pipetamos uma amostra do resíduo no balão de destilação e outra do destilado.
4 – Alterando os volumes do isopropanol e gradativamente colocando no balão de destilação, repetimos a retirada das amostras seis vezes.
Abaixo, segue o esquema de montagem do experimento:
Figura 3 – Esquema de montagem do experimento
4 – Resultados e Discussões
Tabela 1 – Destilação de soluções azeotrópicas de isopropanol e ciclohexano
	
Amostra
	
Iso-OH/ mL
	
C6H12/ mL
	
Teb/ ºC
	Índice de Refração
	Fração
molar de
	
	
	
	
	
D (Destilado)
	
R (Resíduo)
	
D (Destilado)
	
R (Resíduo)
	1
	0,0
	50,0
	80
	1,4236
	1,4238
	 0,9669
	 0,9711
	2
	0,66
	 
	79
	1,4210
	1,4239
	 0,9132
	 0,9731
	3
	1,0
	 
	76
	1,4173
	1,4226
	 0,8368
	 0,9463
	4
	1,66
	 
	74
	1,4114
	1,4216
	 0,7149
	 0,9256
	5
	3,33
	 
	70
	1,4076
	1,4151
	 0,6364
	 0,7913
	6
	8,33
	 
	67
	1,4050
	1,3997
	 0,5826
	0,4731
	 
	 
	 
	
	 
	 
	 
	
	7
	50,0
	0,0
	82
	1,3761
	1,3763
	 0,0145
	0,0103
	8
	 
	3,33
	81
	1,3790
	1,3767
	 0,0455
	0,0021
	9
	 
	5,0
	74
	1,3818
	1,3753
	 0,1033
	0,0310
	10
	 
	6,66
	73
	1,3739
	1,3779
	 0,0599
	0,0227
	11
	 
	10,0
	72
	1,3663
	1,3820
	 0,2169
	0,1074
	12
	 
	13,33
	71
	1,3645
	1,3690
	 0,2541
	0,1612
Figura 4- Gráfico da temperatura de ebulição em função da fração molar e legenda
Vemos que os resultados expressos de forma gráfica não alcançaram o formato exatamente pretendido, mas de certa forma se assemelharam ao que era esperado. Sabemos que, durante a pratica, erros ocorreram, o que pode ter influenciado nesses dados. Vemos também que a concentração de ciclohexano constante gerou resultados mais próximos do esperado. Essa diferença se deve ao fato de que cada constante foi feita por um grupo em uma bancada distinta.
5 – Conclusão
Essa pratica que foi realizada, por mais que se realizada mais atentamente geraria resultados bastante satisfatórios, é um experimento que pode acumular vários erros durante seu processo, devido ao grande numero de pessoas participando em cada etapa. Dos dois grupos que trabalharam na bancada, apenas um deles conseguiu gerar resultados próximos do que pode ser chamado de satisfatório. Alem disso, na hora de se medir o índice de refração, na primeira vez vários erros foram notados pelo professor, fazendo com que alunos ficassem no laboratório por mais tempo repetindo as amostras para chegar em valores mais aceitáveis.
Com um gráfico melhor montado, a probabilidade era a de encontrarmos um valor mínimo para a ebulição da solução azeotrópica, mas não podemos confirmar um valor devido ao grande erro apresentado no gráfico, que nos impede de encontra-lo com considerável precisão.
6 – Referências Bibliográficas
ALVES, Líria. MISTURA AZEOTRÓPICA. Disponível em:
<http://www.brasilescola.com/quimica/mistura-azeotropica.htm> Acesso em: 26/09/2013 às 14:20
FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. MISTURAS EUTÉTICAS E AZEOTRÓPICAS. Disponível em: 
<http://www.alunosonline.com.br/quimica/misturas-euteticas-azeotropicas.html> Acesso em: 26/09/2013 às 14:28.
MAGALHÃES, Emilianny R. B. e MEDEIROS, Indira Aritana F. De. EQUILÍBRIO LÍQUIDO-VAPOR PARA UM SISTEMA BINÁRIO E/F À PRESSÃO CONSTANTE. Natal – RN 2009. Disponível em: 
<http://www.ebah.com.br/content/ABAAAA6xIAG/equilibrio-liquido-vapor-sistema-binario-f-a-pressao-constante> Acesso em: 26/09/2013 às 15:00
Mistura. Disponível em: <http://pt.wikipedia.org/wiki/Mistura> Acesso em: 26/06/2013 às 13:35.
Roteiro da prática: Equilíbrio líquido-vapor: misturas azeotrópicas