Prática 02 Volume parcial molar

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Departamento de Engenharia Química 
LABORATÓRIO DE ENGENHARIA QUÍMICA 
Prática 02: Volume parcial Molar 
(Termodinâmica II) 
 
INTRODUÇÃO 
 Devido às interações moleculares, a medida do volume total, resultante da mistura de dois 
líquidos reais, desvia do volume total calculado a partir dos volumes das espécies individuais (contração 
ou expansão de volume). Para descrever este comportamento não ideal, define-se uma classe de 
propriedades (termodinâmicas) chamada de propriedade parcial molar (PPM), na qual inclui o volume 
parcial molar. Esta classe de propriedades é dependente da composição do sistema e pode ser determinada 
experimentalmente. 
 
OBJETIVOS 
 Determinar o volume parcial molar dos componentes presentes em misturas binárias formadas por 
etanol e água. 
 
FUNDAMENTOS TEÓRICOS 
 
 Em uma mistura ideal, o volume (vid) e o volume molar médio (Vid) da mistura dos componentes 
A e B (mistura binária), independe do tamanho do sistema e pode ser determinado se a composição (xA e 
xB) e o volume molar dos componentes puros (VA e VB) são conhecidos. A expressão que descreve estes 
parâmetros é descrita na equação a seguir e representa a característica de misturas ideais, ou seja, misturas 
onde as interações moleculares são desprezíveis: 
BBAAid xVxVV 
 (1) 
Onde v é o volume (ml) e V o volume molar (ml/mol) da solução. 
 Esta equação, entretanto, perde validade quando misturas reais estão envolvidas (ex.: etanol-
água). Para estes casos os volumes reais da mistura (vr e Vr) desviam dos valores ideais devido ao volume 
de contração que ocorre na mistura. 
 Os volumes reais podem ainda ser calculados através dos volumes parciais molares dos 
componentes da mistura, que são dependentes da composição (
BA VV e 
). A equação (2) apresenta a 
relação de soma para o cálculo do volume molar real de soluções não ideais. 
BBAAr xVxVV 
 (2) 
A diferença entre os volumes molares real e ideal define a variação média de volume molar de 
mistura (
misturaV
). A dependência da composição em (
misturaV
) é dada pôr: 
 
)()(
)(
BABA
A
id
A
r
A
mistura VVVV
dx
dV
dx
dV
dx
Vd


 (3) 
 
 2 
 Assim, de acordo com as equações adequadas para (
BA VV e 
), os volumes parciais molares 
do etanol (A) e da água (B), para composições específicas (xA e xB) podem ser obtidos através dos valores 
medidos de 
misturaV
 ou dos valores de Vr, conhecidos os volumes molares das substâncias puras. 
 
EXPERIMENTAL: 
A) Material: 
Os materiais e reagentes a serem utilizados estão relacionados na tabela a seguir. 
MATERIAL POR GRUPO QUANTIDADE 
Reagentes 
Água Destilada 500 mL 
Solução de Etanol PA (95%) 1 L 
 
Vidraria 
Picnômetros 5 a 10 
Béqueres 200 ou 250 mL 10 a 20 
 
Demais materiais 
 
Termômetro de mercúrio 1 
Cronômetro 1 
Balança analítica (precisão mínima de +/- 0,001g) 1 
Papel Absorvente - 
 
Procedimento: 
1. Para cada conjunto de soluções, indicados na Tabela 1 e na Tabela 2, preparar as misturas de etanol-
água (em diferentes composições) utilizando como base os valores mássicos em cada tabela. 
2. Pesar os picnômetros vazios, secos e fechados. 
3. Calibrar os picnômetros: 
- completar os picnômetros com água destilada. 
- retirar os picnômetros individualmente e fechá-los com suas respectivas tampas; 
- secar o picnômetro com papel absorvente e pesar; 
- verificar a temperatura da água dentro do picnômetro; 
- repetir a operação com todos os picnômetros. 
4. Verificar a temperatura das misturas etanol-água; 
5. Retirar a água destilada dos picnômetros e completá-los com as misturas; 
6. Fechar os picnômetros com suas respectivas tampas, secá-los meticulosamente e pesar. 
 
B) Cálculos e tratamento de dados experimentais: 
1. Com os dados da calibração, e densidade da água na temperatura de trabalho, determinar os 
volumes reais dos picnômetros; 
2. Calcular o erro percentual da medida aparelho, comparando todas as medidas obtidas para cada 
picnômetro. 
3. Com os dados experimentais de cada mistura etanol-água, calcular as suas respectivas densidades e 
frações molares. 
4. Determinar o volume molar da mistura não ideal e a variação média de volume da mistura (
misturaV
) em função da fração molar. 
 
 
3 
5. Construir os gráficos de Vr versus fração molar do etanol (substância A) para os dois conjuntos de 
soluções (etanol PA – água e etanol 95% - água) e determinar os volumes parciais molares de cada 
componente das misturas através das curvas obtida para o volume molar da solução em função da 
composição do componente A. 
6. Calcular o volume real da solução para uma determinada composição através da equação 02 e 
comparar com o valor experimental. 
7. Investigar a confiabilidade (através do calculo do erro percentual) da determinação do volume 
parcial molar através da comparação dos volumes calculados destas misturas com os medidos. 
8. Comparar os resultados obtidos para cada conjunto de soluções; 
9. Discutir os resultados obtidos. 
 
Tabela 1: Misturas etanol (P.A) - água para investigação 
 m(C2H5OH) [g] M(H2O) [g] 
01 Etanol PA (95%) - 
02 104,04 4,32 
03 99,79 9,12 
04 97,65 15,04 
05 82,11 30,24 
06 73,44 40,48 
07 62,39 53,6 
08 48,11 70,72 
09 28,39 94,08 
10 - Água pura 
 
C) Problema Proposto: 
 Com os volumes parciais molares encontrados no experimento, determine o volume real de uma 
solução formada por 2,5 litros de etanol e 2,0 litros de água. Obs: Desenvolver o problema proposto e 
entregar a parte (separado do artigo). 
 
BIBLIOGRAFIA 
SMITH, J.M. & VAN NESS, H.C. Introdução à Termodinâmica da Engenharia Química. 7 ed. Rio de 
Janeiro: Ed. LTC, 2007. 
VAN WYLEN, G. J.; BORGNAKKE, C.; SONNTAG, R. E. Fundamentos da termodinâmica. 7. ed. 
São Paulo: Edgard Blucher, 2009. 
SANDLER, S. L. Chemical, Biochemical and Engineering Thermodynamics. 4. ed. Boston: John 
Wiley, 2006. 
PERRY, R.H.; Green, D.W. Perry's Chemical Engineers'Handbook, 8. ed., McGraw-Hill, New York, 
2008.