RELATORIO - SISTEMA TERNÁRIO: EQUILÍBRIO LÍQUIDO-LÍQUIDO

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SISTEMA TERNÁRIO: EQUILÍBRIO LÍQUIDO-LÍQUIDO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Inconfidentes - MG 
2019 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SISTEMA TERNÁRIO: EQUILÍBRIO LÍQUIDO-LÍQUIDO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Inconfidentes - MG 
2019 
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SISTEMA TERNÁRIO: EQUILÍBRIO LÍQUIDO-LÍQUIDO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Inconfidentes - MG 
2019 
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EQUIPE TÉCNICA 
 
 
Ellen Fernandes 
Ingrid Rafaela Cioffi da Silva 
Isabelle Ribeiro Ferreira 
Marina Bueno Vintém 
Verônica Lauria da Silva 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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RESUMO 
 
Através dos reagentes: acetato de etila, acetona e água, construiu-se um 
diagrama de fases ternário para esse sistema em específico. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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SUMÁRIO 
 
1. INTRODUÇÃO……………………………………………………………………..6 
2. OBJETIVO………………………………………………………………………….7 
3. MATERIAIS E MÉTODOS………………………………………………………...8 
3.1 MATERIAIS…………………………………………………………………….8 
3.2 REAGENTES…………………………………………………………………..8 
3.3 METODOLOGIA……………………………………………………………….8 
4. RESULTADOS E DISCUSSÕES…………………………………………………8 
5. CONCLUSÃO……………………………………………………………………..12 
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS…………………………………………....13 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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1. INTRODUÇÃO 
 
O equilíbrio de fases é caracterizado pela uniformidade de temperatura, 
pressão e de potenciais químicos dos componentes ao longo das fases. O 
conhecimento acerca do equilíbrio das fases possibilita a utilização de técnicas para 
separação de componentes de uma mistura de extrema importância na indústria 
(SILVA; ZUBA; MAGALHÃES, 2017)​. 
O estado de equilíbrio é um dos mais importantes conceitos da 
Termodinâmica. Segundo SANDLER (1993), o equilíbrio é atingido quando o 
sistema e suas propriedades tornam-se invariáveis com o tempo, quando não mais 
se observam fluxos líquidos de energia ou massa através dos limites do sistema ou, 
ainda, qualquer mudança nas composições resultante de reações químicas. O 
equilíbrio é buscado por todos os sistemas que se vêem submetidos a gradientes de 
temperatura, pressão ou composição, que são forças motrizes para os processos de 
transferência de calor, quantidade de movimento e massa, respectivamente 
(PEREIRA, 2001). 
Dois líquidos A e B, parcialmente miscíveis em uma determinada temperatura,                     
mas completamente miscíveis em um terceiro líquido C, podem formar misturas                     
homogêneas pela adição de C às misturas A e B(MAGRIOTIS; RAMALHO, 2008).                      
Quando dois ou mais líquidos se misturam a certas condições de pressão e 
temperatura pode-se obter duas ou mais fases de diferentes concentrações que 
estão em equilíbrio termodinâmico. Este fenômeno é chamado de Equilíbrio 
Líquido-Líquido (SMITH et al., 2006). O fenômeno do ELL é utilizado na indústria 
principalmente em operações envolvendo extração por solvente (PEREIRA, 2001). 
Na indústria, é comum a existência de processos onde ocorre transferência de 
massa entre substâncias, fazendo-se necessário o conhecimento de equilíbrio de 
fases para análise, otimização e simulação de processos ​(SENA, 2014). 
De acordo com Treybal (1980), os dados de equilíbrio líquido-líquido podem                     
ser representados em diagramas a temperatura constante, na forma de um                     
triângulo, como ilustrado na Figura 1. Nesse tipo de figura, é representada uma                         
mistura ternária, onde o componente C se dissolve completamente em A e B, mas                           
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os componentes A e B dissolvem-se de forma limitada e são apresentados no                         
diagrama de equilíbrio pela linha de base ou de solubilidade mútua (SILVA, 2010). 
A curva LRPEK é denominada de curva binodal e indica a mudança de                         
solubilidade das fases A e B com a adição de C. Qualquer mistura fora da curva                               
LRPEK será uma solução homogênea. Também, qualquer mistura dentro da curva,                     
como, por exemplo, a mistura M, formará duas fases líquidas insolúveis com as                         
composições indicadas em R (rica no componente A) e E (rica no componente B). A                             
linha RE é uma linha de amarração, ou tie-line, que deverá passar necessariamente                         
pelo ponto M, que representa a mistura como um todo. O ponto P, conhecido como                             
ponto crítico ou plait point, representa a última linha de amarração e o ponto onde                             
as curvas de solubilidade das fases ricas nos componentes A e B se encontram                           
(SILVA, 2010). 
 
Figura 1​ - Diagrama esquemático de equilíbrio líquido-líquido. 
 
 
2. OBJETIVO 
 
O objetivo dessa prática foi construir um diagrama de fases ternário para o 
sistema com os seguintes componentes: água, acetona e acetato de etila. 
 
 
 
 
 
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3. MATERIAIS E MÉTODOS 
 
3.1 MATERIAIS 
 
● Bureta; 
● Erlenmeyer; 
● Garra para bureta; 
● Suporte Universal. 
 
3.2 REAGENTES 
 
● Acetato de etila; 
● Acetona; 
● Água destilada. 
 
3.3 METODOLOGIA 
 
Inicialmente foram montados três suportes universais e prendeu-se três 
buretas com a ajuda das garras. Em seguida, os erlenmeyers foram enumerados e 
preparados. No primeiro erlenmeyer, adicionou-se volumes dados de acetato de 
etila e água destilada com o auxílio das buretas. O sistema tornou-se bifásico. 
Adicionou-se acetona, que continha na terceira bureta, até o sistema retornar ao 
modo monofásico. A adição da acetona fez-se com cautela e anotou-se o volume 
gasto. Repetiu-se o procedimento. 
 
4. RESULTADOS E DISCUSSÕES 
 
Após misturar o acetato de etila e a água, realizou-se a titulação com a 
acetona, com as respectivas quantidades mostradas na tabela a seguir: 
 
 
 
 
 
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Tabela 1:​ Volumes utilizados em cada solução de acetato de etila, água e acetona 
Fonte:​ Autoral 
 
 
Tabela 2: Volume total de cada amostra e concentração %v/v de cada componente 
do sistema: acetato de etila, água e acetona 
Fonte:​ Autoral 
 
A partir dos dados apresentados na tabela 2, obteve-se um diagrama de 
fases ternário da seguinte forma: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Gráfico 1: Diagrama de fases ternário para o sistema: acetato de etila, água e 
acetona 
 
 
 
Fonte:​ Autoral 
 
Analisando o diagrama acima, a curva binodal mostra o equilíbrio 
líquido-líquido do sistema: água, acetona e acetato de etila, ou seja, abaixo dessa 
curva encontra-se um sistema com duas fases, constituídas por água e acetato de 
etila, e acima dessa curva encontra-se um sistema com uma fases, constituída por 
água, acetato de etila e acetona. 
O ponto verde localizado abaixo da curva binodal representa 60%v/v de 
água, 20% v/v de acetona e 20%v/v de acetato de etila. 
De acordo com a regra de fases proposta por Gibbs, a variância V (número 
de graus de liberdade) de um sistema em equilíbrioé igual ao número de 
componentes C menos o número fases P mais 2, considerando-se que o equilíbrio 
seja influenciado pela temperatura, pressão e concentração. 
 V = C - P + 2 (Equação 1) 
A variância é o menor número de variáveis independentes necessário para 
fixar completamente o estado do sistema. 
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O experimento realizou-se em temperatura e pressão constantes 
(temperatura ambiente e pressão 1 atm) . Desta forma, a equação (1) tornou-se: 
V = C - P (Equação 2) 
Então, a expressão para calcular o ponto verde do sistema ficou da seguinte 
maneira : 
V = 3 - 2 
V = 1 
Para analisar a proporção de fases de um ponto, é necessário visualizar de 
forma mais nítida a curva binodal: 
 
Gráfico 2: ​Ênfase na curva binodal do gráfico 1 
 
 
 
Fonte:​ Autoral 
 
A partir do gráfico 2, é possível aplicar relações de concentração em qualquer 
região de duas fases em um diagrama de sistema binário. Chamada de regra da 
alavanca, resume em uma linha horizontal dentro de uma região de duas fases que 
se apoiam em um determinado ponto dado. Cada extremidade da alavanca indica 
uma composição da fase. A proporção é igual ao produto do número de mols da 
composição pelo comprimento do braço da alavanca: 
 
 ​ ​ (Equação 3)1.x1 2.x2n = n n2n1 = x1x2 
 
 
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Considerando que, no sistema acima, a 25°C e 1 atm, a concentração de 
acetona na fase rica em água seja de 18% v/v, determina-se a composição da fase 
rica em acetato de etila da seguinte forma: 
Sabendo que n = ሮ × V 
1 ?n = 
 v/v 00% = V SolutoV Solução × 1 v/v de acetona 8%% = 1 
 
Então, Soluto(Acetona) 5, 8mLV = 5 
 Solução 1mLV = 3 
 
(Acetona) , 91g/cm³ ሮ = 0 7 
1 , 91g/cm³ , 8mL , 137 molsn = 0 7 × 5 5 = 4 4 
 
Utilizando a regra da alavanca, temos: 
 
 n2
n1 = x1
x2
n2
4,4137 = 71,3 2 , 199 molsn = 1 2 
 
 (acetato)V = nሮ (acetato) , 97g/cm³ ሮ = 0 8 
 (acetato) , 600mLV = 0,897
1,2199 = 1 3 
 
Então, 
v/v de acetato de etila 00 00 , 872%% = V acetatoV Solução × 1 = 31
1,3600 × 1 = 4 3 
 
Neste caso, temos 4,3872% v/v de acetato de etila. 
 
 
5. CONCLUSÃO 
 
Conclui-se que o objetivo da prática foi alcançado, ou seja, conseguiu-se 
construir o diagrama ternário para o sistema: acetona, água e acetato de etila. 
Ademais os pares água/acetona e acetato de etila/acetona são miscíveis em todas 
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as proporções, porém a água e o acetato de etila são parcialmente miscíveis. 
Assim, quando são misturados, podem formar duas fases, uma rica em água e outra 
rica em acetato de etila. Adicionando-se à mistura porções de acetona, esta se 
distribui entre as duas fases e provoca uma redistribuição de água e de acetato de 
etila nas duas fases. Dessa forma, parte da água da fase aquosa (rica em água) 
transfere-se para a fase orgânica (rica em acetato de etila) e vice versa. Com a 
adição contínua de acetona, as composições das duas fases tendem para valores 
semelhantes, a quantidade de uma das fases aumenta e, consequentemente a da 
outra diminui, até que esta se extingue, ficando o sistema constituído por uma única 
fase. A partir desse ponto, independente da quantidade de acetona adicionada, o 
sistema permanece homogêneo. 
 
 
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
[1] MAGRIOTIS, Zuy Maria; RAMALHO, Teodorico de Castro. ​Práticas de Físico 
Química. ​Lavras - Mg: Ufla, 2008 
 
[2] SENA, Suzara Rayanne de Castro. ​Equilíbrio líquido-líquido para o sistema 
do biodiesel de óleo de semente de melão (Cucumis melo l.) + metanol + 
glicerina. ​2014. 98 f. Dissertação (Mestrado) - Curso de Engenharia Química, 
Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal/rn, 2014. 
 
[3] SILVA, Juliana Rosemara Felisberto da. ​EQUILÍBRIO LÍQUIDO-LÍQUIDO E 
DETERMINAÇÃO DE PROPRIEDADES TERMOFÍSICAS DE ÉSTERES DE 
ÁCIDOS GRAXOS. ​2010. 102 f. Dissertação (Mestrado) - Curso de Engenharia de 
Alimentos, Uri - Campus de Erechim, Erechim, Rs, 2010. 
 
[4] SILVA, Vânia Queiroz da; ZUBA, Renan; MAGALHÃES, Daniel Rodrigues. 
Determinação de dados de equilíbrio líquido - líquido e volume molar das 
misturas envolvendo água, ácido acético, butanol, acetato de etila e etanol. In: 
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VI SEMINÁRIO DE INICIAÇÃO CIENTÍFICA DO IFNMG, Almenara. ​Anais. 
Almenara: Even3, 2017. 
 
[5] SMITH, J. M.; VAN NESS H., M. ABBOTT; Introduction to Chemical Engineering 
Thermodynamics, 6th edition, McGraw Hill, New York, 2006. 
 
[6] PEREIRA, Milton Augusto Paoliello. ​" Equilíbrio líquido - líquido em Sistemas 
Aquosos Eletrolíticos , com Álcool Secundário e Terciário ". ​2001. 130 f. 
Dissertação (Mestrado) - Curso de Engenharia Química, Universidade Estadual de 
Campinas, Campinas, 2001. 
 
[7] TREYBAL, R.E. Mass Transfer Operations. 3.ed. New York: McGraw-hill, 1980. 
 
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