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MISTURAS EUTÉTICAS E DIAGRAMA EUTÉTICO SIMPLES Discentes: Mariana Viviane Lima Dias Nadia Neto Moura Wellington Justimiano Reis Universidade Federal de Ouro Preto-UFOP Instituto de Ciências Exatas e Biológicas-ICEB Docente: Melissa Soares Caetano 1 INTRODUÇÃO Mistura é termo designado para sistemas formados por duas ou mais substâncias simples ou compostas, dessa forma apresentam propriedades físicas não definidas e variáveis e têm sido motivo de estudo desde a antiguidade. Uma mistura de grande importância é a mistura eutética. 2 Introdução Diante de uma mistura insolúvel quando sólida, mas solúvel quando líquida, a região de transição liquido sólido merece atenção. Desta forma tem-se diagramas que mostram a temperatura no qual essa região de transição ocorre, sendo esta a temperatura eutética. 3 Introdução 4 Figura 1. Curvas de resfriamento (direita) de misturas que formam um sistema eutético simples e diagrama de fases correspondente (esquerda). Objetivo Construir o diagrama de equilíbrio de fases sólido–líquido de um sistema binário, a partir dos dados obtidos pela análise térmica da mistura. 5 Procedimento experimental Inserir o termômetro e haste de agitação na rolha perfurada. E tampar o tubo que contém a mistura a ser analisada. Introduzir o tubo na água fervente até a fusão da mistura sólida. Retirar um tubo do banho, disparar o cronômetro e anotar a temperatura inicial Agitar continuamente a mistura e anotar a cada 30 segundos a temperatura da mistura. Até que a mesma atinja a temperatura ambiente. 6 Cálculos e discussão de resultados 7 Tabela 1. Valores das massas dos componentes das misturas Tubos usados para a prática 7 8 Cálculos e discussão de resultados Tempo Temper. Tempo Temper. Tempo Temper. Tempo Temper. Tempo Temper. Tempo Temper. 0 90 6,5 76 13,0 41,5 19,5 32 26,0 30 32,0 26 0,5 85 7,0 73,5 13,5 40 20,0 32 26,5 30 32,5 26 1,0 81 7,5 70 14,0 39 20,5 31 27,0 29 33,0 26 1,5 79 8,0 65 14,5 37 21,0 31 27,5 29 33,5 26 2,0 79 8,5 61 15,0 37 21,5 31 28,0 28 34,0 26 2,5 79 9,0 58 15,5 36 22,0 30 28,5 28 34,5 26 3,0 79 9,5 55 16,0 36 22,5 30 29,0 28 35,0 25 3,5 78 10,0 52 16,5 35 23,0 30 29,5 27 35,5 25 4,0 78 10,5 50 17,0 34 23,5 30 30,0 27 36,0 25 4,5 78 11,0 47 17,5 34 24,0 29 30,5 27 36,5 25 5,0 77 11,5 45 18,0 34 24,5 29 31,0 27 37,0 25 5,5 77 12,0 44 18,5 33 25,0 29 31,5 27 37,5 25 6,0 77 12,5 42 19,0 33 25,5 29 32,0 27 38,0 25 Tabela 2. Valores de tempo e temperatura para as misturas contidas no tubo 01. 8 A partir dos valores obtidos, para verificar-se o comportamento do naftaleno puro com a temperatura ao longo do tempo, foi traçada a curva de resfriamento deste. 9 Cálculos e discussão de resultados Figura 2. Curva de resfriamento do naftaleno puro patamar O que é esperado para uma substância pura? 77,8 ºC (Tmédia) O P.F teórico do naftaleno é 80,3 ºC Foi possível através disso determinar o P.F do naftaleno E% = 3,11% 10 Cálculos e discussão de resultados Tempo Temper. Tempo Temper. Tempo Temper. Tempo Temper. Tempo Temper. 0 90 6,5 61 13,0 40 19,5 32 26,0 29 0,5 85 7,0 60 13,5 39 20,0 32 26,5 29 1,0 80 7,5 58,5 14,0 38 20,5 31 27,0 29 1,5 75 8,0 57 14,5 37 21,0 31 27,5 28 2,0 71 8,5 56 15,0 36 21,5 31 28,0 28 2,5 68 9,0 54 15,5 36 22,0 30 28,5 28 3,0 68 9,5 52 16,0 36 22,5 30 29,0 28 3,5 68 10,0 51 16,5 35 23,0 30 29,5 28 4,0 67 10,5 50 17,0 33 23,5 30 30,0 28 4,5 65 11,0 47 17,5 32 24,0 30 30,5 27 5,0 64 11,5 46 18,0 32 24,5 30 31,0 27 5,5 63 12,0 44 18,5 32 25,0 30 31,5 27 6,0 62 12,5 42 19,0 32 25,5 30 32,0 27 Tabela 3. Valores de tempo e temperatura para as misturas contidas no tubo 02. 11 A partir dos valores obtidos, para verificar-se o comportamento da mistura naftaleno+difenilamina com a temperatura ao longo do tempo, foi traçada a curva de resfriamento da mesma. Cálculos e discussão de resultados 68ºC (Tfusão) 36ºC (Teutética) Figura 3. Curva de resfriamento da mistura O P.F do naftaleno é 80,3 ºC O P.F da difenilamina é 53,0 ºC Estado de agregação é diferente devido às interações intermoleculares Na Tabela 4 estão os valores de molares de cada uma das substâncias presentes nos tubos 12 Cálculos e discussão de resultados Tubo Número de mol Fração molar naftaleno difenilamina naftaleno difenilamina 1 0,0390 0 1,00 0,00 2 0,0390 0,0097 0,80 0,20 3 0,0195 0,0130 0,60 0,40 4 0,0195 0,0292 0,40 0,60 5 0,0078 0,0313 0,20 0,80 6 0,0039 0,0295 0,12 0,88 7 0 0,0295 0,00 1,00 Tabela 4. Valores correspondentes ao número de mols e fração molar das substâncias Foi utilizado os valores de fração molar de naftaleno como parâmetro para o ponto de fusão (já que ele apresenta P.F maior que a difenilamina) e a temperatura eutética da mistura. Os valores seguem na Tabela 5. 13 Cálculos e discussão de resultados Tubo Xnaftaleno Temp. de solidificação/ K Temp.eutética/K 1 1,00 350,95 --- 2 0,80 341,15 308,15 3 0,60 338,15 306,15 4 0,40 332,15 306,15 5 0,20 325,15 304,15 6 0,12 340,15 304,15 7 0 347,15 --- Tabela 5. Valores das temperaturas de solidificação e eutética das misturas Teutética = 305,75 K ou 27,6 ºC Então para a mistura, o diagrama experimental obtido: 14 Cálculos e discussão de resultados Figura 4. Diagrama eutético prático 15 Cálculos e discussão de resultados L L + Sdifenilamina L + Snaftaleno Sdifenilamina + Snaftaleno Grau de liberdade F = C – P + 2 F = 3 F = 2 F = 2 16 Cálculos e discussão de resultados Quantidade de relativa de cada fase quando Xdifenilamina = 0,7: Ocorre a reação invariável eutética, logo coexiste em equilíbrio as fases: líquida e sólida(naftaleno e difenilamina) Reação invariante eutética 17 Cálculos e discussão de resultados Quantidade de relativa de cada fase quando Xdifenilamina = 0,3: 325,15 K A B #L =45,4% 3,6 cm 3,0 cm #S =54,6% A partir da prática foi possível construir (mesmo diante de todos os erros associados ao método), o diagrama eutético da mistura naftaleno+difenilamina; A temperatura eutética da mistura observada foi de 27,6 ºC; Erros diversos, sobretudo na hora de aferir a temperatura, bem como manter o tempo de 30 segundos exato entre uma e outra medida, afetaram significativamente no perfil do diagrama; Foi possível aplicar os conhecimentos da teoria na prática; 18 Conclusão LEVINE, Iran N. Físico-química. 6. ed. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos, 2012. vol 2. BALL, David W. Físico-química. São Paulo: Pioneira Thomson Learning, 2006. vol 2. Apostila de práticas de físico-química – QUI 196, Departamento de química – Universidade Federal de Ouro Preto, novembro de 2018. 19 Referências Bibliográficas