Equilibrio de Fases P1 Graciela 2015.2

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Equilíbrio de Fases Prova 1.
Exercício 1. 36 pontos (9 x 4)
Na figura abaixo do livro “Físico Química” de Yeda Pinheiro Dick e Roberto Fernando de Souza (página 98), é mostrado o diagrama líquido-vapor para um sistema binário ideal (A e B), sob pressão constante. 
Com relação a esse sistema, explique:
Qual o ponto de ebulição da mistura líquida “a” de composição zB = 0,70? Qual a composição do vapor em equilíbrio com o líquido? 
Se o vapor V for condensado dará um líquido L*, qual seria a temperatura de ebulição desse líquido L*? Qual a composição do vapor que se forma V* quando L* entra em ebulição? Qual o ponto de bolha de L*? 
Voltando ao líquido L, se ele for destilado no equilíbrio, isto é, sem retirar o vapor que se forma, mantendo-o em equilíbrio, qual será a composição do líquido e do vapor quando a temperatura tiver subido aproximadamente até 70oC? 
Considerando ainda o sistema do item c), qual será a composição da última gota de líquido resultante da destilação em equilíbrio de “a” e do vapor em equilíbrio? 
RESPOSTAS:
Qual o ponto de ebulição da mistura líquida “a” de composição zB = 0,70? Qual a composição do vapor em equilíbrio com o líquido? Resposta: 60OC aproximadamente. Nesse ponto (xB = zB = 0,70 ponto L na figura) temos yB = 0,32 (ponto V na figura).
Se o vapor V for condensado dará um líquido L*, qual seria a temperatura de ebulição desse líquido L*? Qual a composição do vapor que se forma V* quando L* entra em ebulição? Qual o ponto de bolha de L*? Resposta: O líquido L* terá zB = 0,32 e entrará em ebulição aproximadamente a 48O C (ponto de bolha), sendo a composição do vapor yB = 0,08 aproximadamente.
Voltando ao líquido L, se ele for destilado no equilíbrio, isto é, sem retirar o vapor que se forma, mantendo-o em equilíbrio, qual será a composição do líquido e do vapor quando a temperatura tiver subido aproximadamente até 70oC? Resposta: aproximadamente: xB = 0,82 e yB = 0,47.
Considerando ainda o sistema do item c), qual será a composição da última gota de líquido resultante da destilação em equilíbrio de “a” e do vapor em equilíbrio? Resposta: aproximadamente: xB = 0,9 e yB = 0,7.
Notar que B é o composto menos volátil (maior ponto de ebulição), então o líquido final (última gota) deverá ser mais rico em B que o líquido original. 
Exercício 2. 36 pontos (9x4)
O diagrama sólido-líquido de dois componentes A e B que formam o composto C com fusão congruente é mostrado a seguir. Para um magma de massa igual a 100 kg responda as perguntas a seguir:.
Qual a massa de A, B e C no ponto com composição global de 60% de A? 
Qual a fase primária da cristalização e quanto desta fase pode se obter pura para o sistema com composição global de 60% de A? 
Para o sistema a 900OC e composição global de 70% de A, indique: massa total de sólido e a massa total de líquido. 
Para o sistema com composição global 80% de A, qual a massa de A, B e C? A que temperatura o sistema começa cristalizar e quantas e quais fases tem nesse momento? 
Resposta:
No ponto 60% de A (seta azul): temos C e B. Sendo que 80 g de A reagem com 20 g de B, 60 kg de A reagem com 15 kg de B. O sistema terá (60+15) = 75 kg de C e (40-15) = 25 kg de B
Na composição 60% (seta azul) a fase primária de cristalização é o composto C(s). A maior quantidade que se pode obter pura é a temperatura imediatamente antes do eutético 750OC. Usar as cruzes verdes. 
Regra da alvanca: m(liq) (60-10) = m(sol) (80-60) ; soma das massas: m(liq) + m(sol) = 100 kg
m(sólido) = 71,4 kg
A temperatura indicada usar as marcações vermelhas:
Regra da alvanca: m(liq) (70-40) = m(sol) (80-70) ; soma das massas: m(liq) + m(sol) = 100 kg
m(sólido) = 75 kg ; m(liq) = 25 kg
O sistema com 80% de A tem apenas C puro. Irá passar de líquido para sólido a 1100OC e nessa temperatura as fases líquida (C puro) e sólida (C puro) estrão no equilíbrio. 
Exercício 3. 28 pontos 
Faça uma figura de potencial químico versus temperatura a 1 atm para água pura, sabendo que o ponto de ebulição é de 100OC e ponto de fusão é de 0OC. 
Refaça figura (em forma qualitativa) para uma pressão de 1,5 atm.
A linha de baixo (mais fina é a 1 atm), a linha de cima(mais grossa é a1,5 atm)
0OC
0OC
T fusão a 1,5 atm menor que 0OC Tvap a 1,5 atm (maior que 100OC)