Relatório 4 - Sistema Ternário

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UFPB - UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBA
CCEN - CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA NATUREZA
DISCIPLINA: FÍSICO-QUÍMICA II
PROFESSORA: SOCORRO BRITO
RELATÓRIO 
DE 
FÍSICO-QUÍMICA II
AULA PRÁTICA N° 4
TÍTULO: SISTEMA TERNÁRIO: ÁGUA-CLOROFÓRMIO-ÁCIDO ACÉTICO
ALUNOS: Dariston Kleber Sousa Pereira Matrícula: 10611464
 Bruno Leite Ramalho Matrícula: 10611252
OBJETIVO
Construir o diagrama de fases do sistema ternário água-clorofórmio-ácido acético obtendo a linha de solubilidade das misturas.
INTRODUÇÃO
Diagrama de fase ou diagrama de equilíbrio é um diagrama que ilustra o equilíbrio entre várias fases de substâncias constituintes de um sistema. Define-se fase como sendo qualquer parte fisicamente distinta e homogênea de um sistema, separada das outras partes do sistema por superfícies definidas.
O número de componentes é o menor número de constituintes químicos independentes por meio dos quais é possível expressar a fase.
O número de graus de liberdade ou variância de um sistema é o número de variáveis independentes, como temperatura, pressão e concentração, que precisam ser fixados para que a condição do sistema em equilíbrio seja completamente definida. Sistemas de grau de liberdade um, dois, três, etc., são chamados de univariante, bivariante, trivariante, etc., respectivamente. 
Admitindo-se que o equilíbrio entre as fases não é influenciado pela gravidade, por forças elétricas ou magnéticas, ou por forças de superfície, mas apenas pela temperatura, pressão e concentração, a regra das fases estabelece a relação entre o número de graus de liberdade (F) do sistema, o número de componentes (C) e o de fases (P) presentes no equilíbrio, pela equação:
F = C - P + 2
Para sistemas de três componentes é possível se ter 4 graus de liberdade, pois, a temperatura, pressão e as concentrações de dois componentes podem variar independentemente. Visando a simplificação da representação gráfica das condições de equilíbrio para três componentes, o procedimento usual é considerar um sistema condensado, isto é, ignora-se a fase vapor. Assim o número de graus de liberdade se reduz a três e pode-se recorrer a um modelo tridimensional; para a representação das composições do sistema a diferentes temperaturas.
Considerando-se a temperatura constante, pode-se indicar de uma maneira simples a composição do sistema de três componentes independentes por meio de um diagrama triangular eqüilátero. Estes apresentam a propriedade de a soma das distâncias de qualquer ponto interno aos três lados ser igual à altura do triângulo. Tomando-se o comprimento da altura por unidade, e exprimindo as quantidades dos três componentes do sistema em frações relativas à unidade, torna-se possível a representação da composição de qualquer sistema por meio de um ponto no diagrama.
Para facilitar a localização dos pontos correspondentes às várias composições no diagrama triangular, a altura é dividida em dez ou mais segmentos iguais, e traça-se a cada lado uma série de segmentos paralelos. Os vértices do triângulo representam os componentes puros. Qualquer ponto interno do triângulo indica um sistema de três componentes; um ponto situado em um dos lados representa somente dois componentes à quantidade do terceiro sendo zero.
PARTE EXPERIMENTAL
Material e substâncias
10 Erlenmeyers de 250 mL providos de tampas;
3 buretas de 50mL;
Clorofórmio;
Ácido acético glacial (99,5%);
Água destilada.
Procedimento 
1. Primeiramente as três buretas foram cheias com água, clorofórmio e ácido acético, cada uma com um líquido.
2. Em seguida foram colocados em cada um dos erlenmeyers os volumes de água e clorofórmio listados na tabela 1.
Tabela 1:
	Erlenmeyer
	1
	2
	3
	4
	5
	6
	7
	8
	9
	10
	Vol. Água (mL)
	0,5
	1,5
	3
	4
	5
	6
	7
	8
	9
	9,5
	Vol. Clorofórmio (mL)
	9,5
	8,5
	7
	6
	5
	4
	3
	2
	1
	0,5
3. Com o auxílio da bureta, adicionou-se em cada erlenmeyer volumes de ácido acético suficientes para eliminar a turbidez e tornar a mistura completamente miscível.
4. Os volumes de ácido acético necessários para eliminar a turbidez da mistura para cada erlenmeyer estão na tabela 2.
Tabela 2:
	Erlenmeyer
	1
	2
	3
	4
	5
	6
	7
	8
	9
	10
	Vol. HAc (mL)
	4,8
	6,55
	8,9
	9,7
	10,6
	10,9
	11,2
	9,9
	7,8
	4,5
TRATAMENTO DE DADOS
Obtidos os volumes do ácido acético que miscibilizaram completamente as misturas, encontrou-se as composições destas da seguinte forma:
Sabendo-se as densidades do clorofórmio (1,471 g/mL), do ácido acético (1,049 g/mL) e da água a 27°C (0,99652 g/mL), junto com os volumes dos componentes, fez-se os cálculos das massas dos componentes nas misturas, depois foram encontradas as quantidades de cada um em número de mols utilizando as massas molares das substâncias, encontrando-se em seguida as suas frações molares.
Para tais cálculos foram utilizadas as seguintes equações:
m i= vidi ni = mi/MMi nt = nH2O + nCHCl3 + nHAc X i= ni/nt
Onde: 
mol
g
MM
O
H
01
,
18
2
=
mol
g
MM
CHCl
38
,
119
3
=
mol
g
MM
HAc
05
,
60
=
Os valores encontrados estão na tabela 3:
Tabela 3: Composições das misturas
	Solução 
	mH2O
	mCHCl3
	mHAc
	nH2O 
	nCHCl3
	nHAc
	nt
	XH2O
	XCHCl3
	XHAc
	1
	0,4983
	13,975
	5,0352
	0,02767
	0,11706
	0,08385
	0,22858
	0,121
	0,512
	0,367
	2
	1,4948
	12,5035
	6,871
	0,083
	0,10474
	0,11442
	0,30216
	0,275
	0,347
	0,378
	3
	2,9896
	10,297
	9,3361
	0,166
	0,08625
	0,15547
	0,40772
	0,407
	0,212
	0,381
	4
	3,9861
	8,826
	10,1753
	0,22133
	0,07393
	0,16945
	0,46471
	0,476
	0,159
	0,365
	5
	4,9826
	7,355
	11,1194
	0,27666
	0,06161
	0,18517
	0,52344
	0,528
	0,118
	0,354
	6
	5,9791
	5,884
	11,4341
	0,33199
	0,04929
	0,19041
	0,57169
	0,581
	0,086
	0,333
	7
	6,9756
	4,413
	11,7488
	0,38732
	0,03697
	0,19565
	0,61994
	0,625
	0,059
	0,316
	8
	7,9722
	2,942
	10,3851
	0,44265
	0,02464
	0,17294
	0,64023
	0,692
	0,038
	0,27
	9
	8,9687
	1,471
	8,1822
	0,49798
	0,01232
	0,13626
	0,64656
	0,77
	0,019
	0,211
	10
	9,4669
	0,7355
	4,7205
	0,52565
	0,00616
	0,07861
	0,61042
	0,861
	0,01
	0,129
GRÁFICO
A partir das frações molares dos componentes da mistura no momento em que uma certa quantidade de ácido acético miscibilizou totalmente a mistura foi construído um gráfico tricoordenado e ligando os pontos obteve-se sua linha de solubilidade na temperatura do experimento, que foi de 27°C.
A parte do gráfico que se encontra interior à curva de solubilidade é a região onde se tem duas fases em equilíbrio, uma rica em água, mas que também contém pequenas quantidades dos outros componentes dissolvidos, e outra rica em clorofórmio que também contém quantidades dissolvidas dos outros. Isso porque a água e o clorofórmio são parcialmente miscíveis, enquanto que o ácido acético é completamente miscível em cada um deles. Acima da linha de solubilidade tem-se uma região monofásica, onde os três componentes são completamente miscíveis.
0,00
0,25
0,50
0,75
1,00
0,00
0,25
0,50
0,75
1,00
0,00
0,25
0,50
0,75
1,00
H
2
O
CHCl
3
Ácido acético
 
 
 2 fases
 
(
fase rica em CHCl
3
 + fase rica em H
2
O
)
 1 fase 
( sistema completamente miscível)
CONCLUSÃO
Observando o gráfico pode-se ver que a linha de solubilidade da mistura não é simétrica. Isso por causa da diferença de solubilidade do ácido acético na água e no clorofórmio. Pode-se observar que comparando duas misturas, uma com uma grande quantidade de água e outra com essa mesma quantidade, só que de clorofórmio, a mistura que necessita menor volume de ácido acético para miscibilizá-la totalmente é a que contém uma grande quantidade de clorofórmio. Isso sugere que o ácido acético é mais solúvel em clorofórmio.
BIBLIOGRAFIA
CASTELLAN, G. W., Fundamentos da Físico-Química. Vol. 2. Livros Técnicos e Científico Editora S.A., Rio de Janeiro, 1986.
Roteiro das aulas práticas de físico-quimica II – UFPB , 2008
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