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MISTURAS TERNÁRIAS DIAGRAMA DE TRÊS FASES Introdução Um sistema de três componentes possui F= 3-P+2= 5-P; onde P é o número de fases e F é o número de graus de liberdade. Se o sistema consistir em apenas uma fase (P=1), ele possuirá quatro graus de liberdade e serão necessárias quatro variáveis para descrevê-lo. Não é possível representar graficamente esse sistema em três e nem em duas dimensões, consequentemente, o sistema é representado à pressão e temperatura constantes. O número de graus de liberdade se torna F’=3-P, de modo que o sistema possui dois graus de liberdade, no máximo, podendo ser representado no plano. Após fixarmos a temperatura e a pressão, as variáveis que sobraram são as variáveis x1, x2 e x3, relacionadas entre si por x1 +x2 + x3 =1 [1]. O método gráfico mais comum, o de Gibbs e Roozeboom, recorre a um triângulo equilátero e é baseado no seguinte teorema. Seja D um ponto arbitrário dentro de um triângulo equilátero. Se linhas perpendiculares são desenhadas de D até os lados do triângulo (Fig.1) a soma dos comprimentos destas três linhas é uma constante igual à altura do triângulo. Tomamos a altura h como sendo 1 e os comprimentos DE, DF e DG como sendo as frações molares de A, B e C respectivamente. Assim, a distância entre o ponto D e o lado do triângulo oposto ao vértice A é a fração molar do componente A no ponto D. Da mesma forma para os componentes B e C [2]. Figura 1. Diagrama triangular Os sistemas ternários são sistemas constituídos por três componentes. Quando estes três componentes, A, B e C, são líquidos e são combinados sem reação química, os sistemas podem apresentar de uma a três fases. Nos diagramas de misturas ternárias, os vértices representam os componentes puros A, B e C, os lados representam as misturas binárias AB, AC e BC e no interior representam-se as misturas ternárias [3]. O sistema ternário desta experiência é composto por tolueno-água-ácido acético. Tolueno e água são imiscíveis, mas na presença de certa quantidade de ácido acético tornam-se totalmente miscíveis. 2- Objetivos Construir experimentalmente o diagrama de fase ternário a T e p constantes para o sistema ácido acético, tolueno e água, indicando a curva de solubilidade. 3- Método Experimental 3.1-Materiais e reagentes Água destilada Ácido acético glacial Tolueno Indicador Erlenmeyers Bureta Garra Suporte Pipetas graduada e volumétrica 3.2-Parte experimental Preparou-se cada erlenmeyer com certo volume de tolueno e água e o indicador (tabela 1). Logo após, titulou-se com ácido acético glacial até que a solução turva tornasse límpida. Após cada titulação, adicionou-se certa quantidade de água como indicada na Tabela 1 e fez-se uma nova titulação. Todo o líquido resultante da titulação anterior foi mantido no erlenmeyer para a nova titulação. Utilizaram-se três volumes diferentes de tolueno. A experiência foi feita na capela. 4- Resultados e Discussões Durante o experimento, foi possível obter o volume de ácido acético necessário em cada titulação e estes valores juntos com os volumes de tolueno e água encontram-se na tabela 1 que mostra a composição de cada mistura e o volume total das mesmas. Devido à dificuldade de visualização do ponto de viragem encontrada para a solução do erlenmeyer 2, não foi utilizado o indicador. Tal problema pode ter ocorrido devido ao grande volume de água e de ácido acético em comparação ao volume de tolueno. Tabela1. Quantidade de tolueno, água e ácido acético adicionados em cada titulação. Erlenmeyer Titulação Tolueno (mL) Água (mL) HAc (mL) Volume Total (mL) E1 1 5 2,0 12,50 19,50 2 +2,0 7,00 28,50 3 +3,0 7,35 38,85 4 +4,0 8,00 50,85 5 +5,0 7,80 63,65 6 +6,0 8,00 77,65 E2 7 2 25,0 28,40 55,40 8 +25,0 3,57 83,97 9 +25,0 0,50 109,47 10 +25,0 0,30 134,77 11 +25,0 0,15 159,92 12 +25,0 0,10 185,02 E3 13 20 0,5 12,0 32,50 14 +0,5 3,60 36,60 15 +0,5 3,10 40,20 16 +0,5 3,00 43,70 17 +1,0 5,21 49,91 18 +1,0 4,50 55,41 A partir dos dados obtidos na tabela 1, foi possível construir a tabela 2 onde estão representados os percentuais em volume de tolueno, água e ácido acético para cada titulação. Para o cálculo das porcentagens de cada componente, utilizou-se a fórmula 1. %componente = (Vcomponente x 100) / Vtotal (1) Tabela2. Percentuais dos volumes de água, tolueno e ácido acético. Erlenmeyer Titulação Tolueno (%) Água (%) HAc (%) E1 1 25,6 10,3 64,1 2 17,6 14,0 68,4 3 12,8 18,0 69,2 4 9,8 21,6 68,6 5 7,9 25,1 67,0 6 6,4 28,3 65,3 E2 7 3,6 45,1 51,3 8 2,4 59,5 38,1 9 1,8 68,5 29,7 10 1,5 74,2 24,3 11 1,2 78,2 20,6 12 1,1 81,1 17,8 E3 13 61,5 1,5 37,0 14 54,7 2,7 42,6 15 49,8 3,7 46,5 16 45,8 4,6 49,6 17 40,1 6,0 53,9 18 36,1 7,2 56,7 Com os valores apresentados na tabela 2, pôde-se construir o diagrama de fases ternário, figura 2, onde cada lado do triângulo representa os porcentuais de cada componente da mistura. Figura 2. Diagrama ternário - água/tolueno/ácido acético. 5- Conclusão Após a realização da experiência e análise dos dados, pôde-se concluir que a mesma foi realizada com sucesso uma vez que o objetivo foi alçado sendo possível a construção do diagrama ternário, apesar das dificuldades de se observar em que momento ocorreu a miscibilidade total dos componentes. 6- Referências Bibliográficas: 1. G. W. Castellan, Fundamentos de Físico-Química, Rio de Janeiro: LTC,1992 2. I.N. Levine, Físico-Química. 6ª Edição. Rio de Janeiro: LTC, 2012. Vol. 1 3. Físico-Química, Atkins e de Paula, 8ª Ed. � PAGE �1�
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