Relatorio 3 fisico quimica 2

Prévia do material em texto

CENTRO UNIVERSITÁRIO NEWTON PAIVA - BURITIS
Instituto de Ciências Exatas e de Tecnologia
Curso – Engenharia Química
 LÍQUIDOS PARCIALMENTE MISCÍVEIS - MISTURAS BINÁRIAS
Professor: Márcio Guimarães Coelho
 Alunas: Ana Beatriz C. Souza
 Camila 
 Flávia T. Tavares Barcellos
BELO HORIZONTE
2017
RESUMO
O presente relatório tem como objetivo obter experimentalmente o diagrama de solubilidade do sistema fenol-água.
INTRODUÇÃO
Um sistema multicomponente é aquele que é formado por mais de um composto e o sistema binário é o nome que recebe um sistema contendo dois componentes. Em baixas concentrações, todos os líquidos apresentam a característica de miscibilidade mútua, no entanto, a concentrações mais elevadas, as características moleculares de cada líquido prevalecem e pode haver uma diferença na miscibilidade e os líquidos passam a coexistir em equilíbrio. Neste caso, os líquidos são ditos parcialmente miscíveis.
A miscibilidade de um líquido assim como a solubilidade de um sólido em um líquido, pode variar com a temperatura, aumentando ou diminuindo, dependendo da característica de cada componente. Em sistemas em que a miscibilidade aumenta com o aumento da temperatura, a temperatura a qual os dois líquidos passam a ser completamente miscíveis é chamada de temperatura crítica superior (TCS). Em sistemas em que a solubilidade decresce com o aumento da temperatura, a temperatura mínima que permite total miscibilidade é a temperatura critica inferior (TCI). 
O comportamento dos sistemas pode ser estudado pela construção de diagrama de fases e diagrama de fases binários que podem ser interpretados qualitativamente, fazendo uso da regra de Gibbs:
L= C – F + 2
A regra das fazes de Gibbs fornece o número de propriedades intensivas como temperatura, pressão, concentração de todos componentes em cada fase, que podem ser livremente variadas sem perturbar o estado de equilíbrio do sistema que contém um número fixo de componentes, C, e um número também fixo de fases coexistentes, F que podem ser uma fase gasosa ou uma ou várias fases líquidas e sólidas, desde que não haja reação química.
Considerando-se uma substância pura (C=1) no equilíbrio líquido-vapor (F=2), tem-se o número de grau de liberdade dado pela equação:
L= 1- 2 + 2 = 1
Indicando que se tem apenas possibilidade de variar somente uma propriedade intensiva. Mas, se tanto a pressão quanto a temperatura do sistema forem alteradas (L=2), C não poderá ser alterado e, assim, F deverá ser o constituinte que sofrerá alteração para que a regra seja obedecida ou:
2 = 1 – F + 2 ou F= 1
E, desse modo o sistema apresentará somente uma fase: vapor ou líquido - uma delas irá desaparecer para que seja atingido um novo estado de equilíbrio.
Para uma fase, existem dois graus de liberdade. Assim a pressão e a temperatura podem ser variadas sem a criação de uma nova fase. Para duas fases de equilíbrio, somente uma das duas variáveis poderá variar (ou a pressão ou a temperatura), a outra será uma variável dependente. Se coexistem as fases sólidas, líquidas e vapor em equilíbrio como no caso do ponto triplo, não existe nenhum grau de liberdade. Em outras, o ponto triplo de uma substância ocorre a um par fixo de temperatura e pressão.
Neste experimento, o sistema estudado será o fenol-água e seu equilíbrio líquido/líquido. O diagrama de fases será obtido a partir da preparação de misturas com diferentes concentrações dos componentes e da determinação da temperatura de miscibilidade de cada uma delas.
OBJETIVO
O experimento tem como objetivo obter experimentalmente o diagrama de solubilidade do sistema fenol-água, afim de estudar o equilíbrio de líquidos parcialmente miscíveis bem como aplicar os conhecimentos adquiridos sobre a regra das fases e da regra da alavanca.
PROCEDIMENTOS 
Pesou-se diretamente em um erlenmeyer a massa de fenol indicada na tabela I. Obtendo-se uma massa de 5,0901
Encheu-se a bureta com água destilada. 
Colocou-se o termômetro dentro do erlenmeyer contendo fenol. O termômetro permaneceu no frasco durante todo o experimento.
Transfiriu-se o volume de água indicado na tabela I para o erlenmeyer contendo o fenol. Obteve-se uma mistura de aspecto leitoso (heterogênea), a temperatura do ambiente.
Aqueceu-se o frasco em chapa de aquecimento, agitando regulamente a mistura até o momento em que a mistura se torne homogênea (uma fase). 
Retirou-se o frasco do aquecimento e em seguida a mistura foi deixada resfriando lentamente. Quando a mistura se tornou opalescente, leu-se e anotou-se a temperatura.
Aqueceu-se novamente o frasco até que esta mistura se tornou homogênea e repetiu o procedimento do item 06.
Repetiu-se o mesmo procedimento dos itens 4 a 6 para cada adição de água nas quantidades indicadas na Tabela I.
Após a completar os dados da tabela I, cada grupo transferiu a última mistura preparada para uma proveta apropriada para que ocorresse a separação de fases a temperatura do ambiente. Os grupos retornaram no dia seguinte ao laboratório para realizar a leitura dos volumes das fases.
RESULTADOS E DISCUSSÕES 
Com os resultados obtidos em laboratório foi possível completar a tabela a baixo:
	
	
	
	
	Temperatura / °C
	
	Frasco
	Amostra
	Massa de fenol / g
	Volume de água / cm³
	Resfriamento I
	Resfriamento II
	Resfriamento III
	Média
	% m/m
(fenol)
	I
	1
	10
	4,0
	23,0 °C 25,0 °C 24,0 °C
	24,00
	71,40
	
	2
	
	+ 1,0
	44,0 °C 44,0 °C 44,0 °C
	44,00
	66,78
	
	3
	
	+ 3,0
	59,0 °C 59,0 °C 60,0 °C
	59,33
	55,68
	
	4
	
	+ 4,0
	65,0 °C 65,0 °C 65,0 °C 
	65,00
	45,58
	II
	1
	7,5
	6,0
	55,5 °C 56,5 °C 57,5 °C
	56,50
	55,69
	
	2
	
	+ 1,5
	61,5°C 61,5 °C 62,5 °C
	61,83
	50,13
	
	3
	
	+ 3,0
	63,5 °C 64,5°C 64,5 °C
	64,17
	41,80
	
	4
	
	+ 3,0
	65,5 °C 63,5 °C 66,5 °C
	65,17
	35,84
	III
	1
	5,0
	7,5
	66,0 °C 66,0 °C 67,0°C
	66,33
	40,4 %
	
	2
	
	+ 1,5
	68,0 °C 68,0 °C 67,0°C
	67,67
	36,1 %
	
	3
	
	+ 3,0
	67,0 °C 66,0 °C 67,0 °C
	66,67
	29,7 %
	
	4
	
	+ 3,0
	67,0 °C 66,0°C 66,0 °C
	66,00
	25,3 %
	IV
	1
	4,0
	8,0
	67,0 °C 66,0 °C 67,0 °C
	66,67
	35,50
	
	2
	
	+ 2,0
	68,0 °C 69,0 °C 68,0 °C
	68,33
	28,73
	
	3
	
	+ 3,0
	68,0 °C 69,0 °C 68,0 °C
	68,33
	23,67
	
	4
	
	+ 3,0
	66,0 °C 68,0 °C 66,0 °C
	66,67
	20,12
	V
	1
	2,5
	12,5
	57,8 °C 57,8 °C 57,8 °C
	57,80
	16,36
	
	2
	
	+ 4,0
	51,2 °C 51,2 °C 51,2 °C
	51,20
	12,97
	
	3
	
	+ 6,0
	44,8 °C 42,8 °C 41,8 °C
	43,13
	9,80
	
	4
	
	+ 5,0
	30,8 °C 29,8 °C 28,8 °C
	29,80
	8,16
Tabela 1 
Cálculo % m/m (fenol) 
- Considerando a densidade da água com sendo 1g/cm3
	Volume de água
	Massa de água
	7,5 cm3
	7,5 g
	9,0 cm3
	9,0 g12,0 cm3
	12,0 g
	15,0 cm3
	15,0 g
Tabela 2
Massa de fenol = 5,0901 g 
Massa da mistura = M fenol + M água 
 % m/m de fenol = (M fenol / M mistura) * 100 
Mistura I = (5,0901/ 12,5901) * 100 = 40,4 %
Mistura II = (5,0901/ 14,0901) * 100 = 36,1 %
Mistura III = (5,0901/ 17,0901) * 100 = 29,7 %
Mistura IV = (5,0901/ 20,0901) * 100 = 25,3 %
Com os dados obtidos na tabela 1, foi plotado o gráfico a seguir:
Gráfico 1
De acordo com o gráfico a temperatura crítica superior de solubilidade ou seja o ponto máximo é de 68 ºC.
O grau de liberdade acima da curva de miscibilidade ou seja onde há somente uma fase é de:
F= 2-1+2= 3
Indicando que pode-se variar três propriedades intensivas do sistema sem perturbar o equilíbrio.
Já o grau de liberdade abaixo da curva de miscibilidade onde há coexistência de duas fases é descrito por:
F= 2- 2+ 2= 2
Indicando que pode-se variar duas propriedades intensivas do sistema sem perturbar o equilíbrio.
CONCLUSÃO
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFRICAS
- Castellan, Gilbert William, 1924 – 1996
Fundamentos de Físico – Química / Gilbert Castellan 
- Roteiro prático disponibilizado pelo professor da disciplina. 
- http://www.ufjf.br/quimicaead/files/2013/09/FQ_II_Diagramasdefase.pdf
 Acesso em 10/11/2017 ás 15:00 h 
-