Pratica ternario _29_05B(2)

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ULBRA
CURSO DE QUIMICA
FISICO-QUIMICA EXPERIMENTAL
Alunos: Caroline Kinetz, Daniel Seidel, Priscila Pacheco e Tiéle Vargas
Prática 29_05
1- Explique como foi gerado o diagrama ternário para o sistema solvente/água/ácido acético e como foram determinadas as linhas de união.
Partindo-se de diferentes soluções de dois componentes completamente miscíveis, adiciona-se um terceiro componente até que o sistema apresente uma turvação característica de separação de fases.
 As concentrações onde isto ocorre definem os pontos da curva que limita a zona heterogênea. Uma vez determinada curva, o próximo passo é determinar as linhas de união. 
Estas são determinadas a partir de sistemas bifásicos, determinando-se a concentração de um dos componentes em cada uma das fases em equilíbrio.
Preparamos em dez Erlenmeyer, dez sistemas binários diferentes, conforme indicado na tabela abaixo:
	Frasco
	Ácido Acético (mL)
	Tolueno (mL)
	Água (mL)
	1
	3,0
	30,0
	0,1
	2
	9,0
	24,0
	0,4
	3
	12,5
	20,5
	0,9
	4
	18,5
	13,5
	2,5
	5
	22,5
	8,5
	4,3
	6
	25,5
	5,0
	6,70
	7
	3,0
	0,1
	27,5
	8
	9,0
	0,4
	21,2
	9
	13,5
	0,6
	16,5
	10
	18,5
	1,1
	12,0
Na tabela, estão em destaque, os volumes adicionados ao sistema do terceiro componente. Este componente foi adicionado ao sistema, através de uma bureta, gota a gota, com agitação, até aparecer a formação de traços de uma segunda fase (leve turvação). 
Preparamos três sistemas ternários, em funis de separação, com frações mássicas no interior da zona heterogênea, conforme orientação da tabela a seguir, para determinar as linhas de união.
	Frasco
	Ácido Acético (mL)
	Tolueno (mL)
	Água (mL)
	1
	5,00
	22,50
	22,50
	2
	10,0
	22,50
	17,50
	3
	15,0
	22,50
	12,50
Retiramos amostras de 5mL das camadas inferiores e superiores de cada um dos sistemas ternários, em três Erlenmeyer previamente tarados, e pesamos cada uma das amostras.
Determinamos a concentração de ácido acético em cada amostra por titulação com hidróxido de sódio 1,0M, utilizando fenolftaleína como indicador.
2- Construa o diagrama ternário para o sistema estudado no laboratório (curva e linhas de união). Mostre todos os cálculos necessários para a elaboração do diagrama e das linhas de união. 
2.1 Cálculos para montagem do diagrama
- Ponto 1
Massa do ácido acético: V (mL) x densidade (1,05) = 3 x 1,05 = 3,15 g
Massa do tolueno: V (mL) x densidade (0,87) = 30 x 0,87 = 26,1 g
 Massa da água: V (mL) x densidade (1,0) = 0,1 x 1 = 0,1 g
Massa total = M água+ M tolueno+ M ác. Acético = 3,15 + 26,1 + 0,1 = 29,35 g
 % Tolueno = (massa tolueno/massa total) * 100 = (26,1/29,35) x 100 = 88,93%
 % água = (massa água/massa total) * 100 = (0,1/29,35) x 100 = 0,34%
% ác. Acético = (massa ácido/massa total) * 100 = (3,15/29,35) x 100 = 10,73%
2.2 Cálculos para montagem das linhas de união
- Ponto global 1
Massa do ácido acético: V (mL) x densidade (1,05) = 5 x 1,05 = 5,25 g
Massa do tolueno: V (mL) x densidade (0,87) = 22,5 x 0,87 = 19,575 g
 Massa da água: V (mL) x densidade (1,0) = 22,5 x 1 = 22,5 g
Massa total = M água+ M tolueno+ M ác. Acético = 5,25 + 19,575 + 22,5 = 47,325 g
 % Tolueno = (massa tolueno/massa total) * 100 = (19,575/47,325) x 100 = 41,363%
 % água = (massa água/massa total) * 100 = (22,5/47,325) x 100 = 47,54%
% ác. Acético = (massa ácido/massa total) * 100 = (5,25/47,325) x 100 = 11,094%
 
 - Ponto global 1 – Fase superior
Nº mols do NaOH: V (mL) x 10-3 x 1M = 0,8 x 10-3 = 8x10-4 M
N° de mols de ácido acético = Nº mols do NaOH = 8x10-4 M
Massa ácido: número de mols * Massa molar (60g/mol) = 8x10-4 x 60 = 0,048 g 
% Ácido acético = (Massa ácido/ massa total) x 100 = (0,048/4,2659) x 100 = 1,125%
 - Ponto global 1 – Fase inferior
Nº mols do NaOH: V (mL) x 10-3 x 1M = 15,18 x 10-3 = 0,01518 M
N° de mols de ácido acético = Nº mols do NaOH = 0,01518 M
Massa ácido: número de mols * Massa molar (60g/mol) = 0,01518 x 60 = 0,9108 g 
% Ácido acético = (Massa ácido/ massa total) x 100 = (0,9108/5,0834) x 100 = 17,917%
3- Determine a composição para as fases em equilíbrio para um sistema qualquer, localizado na região heterogênea do diagrama ternário. 
Composição Global: 35% ácido acético, 39% Tolueno e 26% água
Fase rica em Água: 51% ácido acético, 47% Tolueno e 2% água
Fase rica em Tolueno: 8% ácido acético, 92% Tolueno e 0% água
4- A operação de extração é uma operação de purificação/separação muito usada na indústria. Na extração, a separação do soluto da mistura de alimentação é promovida pela adição de outro composto, denominado o solvente do processo. É uma operação cujo objetivo é retirar o soluto quando este é ou o produto objeto do processo ou quando é um contaminante indesejado e toxico presente em correntes efluentes do processo industrial. 
O estudo do equilíbrio líquido-líquido é necessário para o dimensionamento do processo de extração, e é comumente descrito graficamente em um diagrama ternário, como aquele obtido no laboratório para o sistema ácido acético/água/solvente.
Baseando-se nos diagramas obtidos para os quatro diferentes sistemas estudados, e no site indicado 
(http://labvirtual.eq.uc.pt/siteJoomla/index.php?option=com_content&task=view&id=63&Itemid=148), responda
a) qual a ordem crescente de afinidade soluto/solvente e de solubilidade solvente/água de acordo com a referência no portal do laboratório virtual
b) avaliando os diagramas ternários em relação as regiões de miscibilidade e linhas de união, qual a ordem crescente de acordo com os gráficos construídos? São concordantes com o referencial do site?
c) qual o melhor solvente para extração do ácido acético na água? Comente sua resposta.
	Sistema Ternário Ácido Acético/Tolueno/Água
	Ponto
	V Ácido Acético (mL)
	V tolueno (mL)
	V Água (mL)
	M
 Ácido Acético (g)
	m tolueno (g)
	m Água (g)
	Massa total (g)
	% Ácido Acético
	% tolueno
	% Água
	1
	3,00
	30,0
	0,1
	3,15 
	 26,1
	 0,1
	29,35 
	 10,73
	88,93 
	 0,34
	2
	9,00
	24,0
	0,4
	 9,45
	20,88 
	0,4
	 30,73
	 30,75
	 67,95
	1,30 
	3
	12,5
	20,5
	0,9
	 13,125
	 17,835
	0,9
	 31,86
	 41,20
	 55,98
	 2,82
	4
	18,5
	13,5
	2,5
	 19,425
	 11,745
	2,5
	33,67
	 57,69
	 34,88
	 7,43
	5
	22,5
	8,50
	4,30
	 23,625
	 7,395
	4,30
	 35,32
	 66,88
	 20,94
	 12,18
	6
	25,5
	5,00
	6,70
	 26,775
	 4,35
	6,70
	 37,825
	 70,78
	 11,50
	 17,72
	7
	3,00
	0,10
	27,5
	 3,15
	 0,087
	27,5
	 30,737
	 10,25
	 0,283
	 89,467
	8
	9,00
	0,4
	21,2
	 9,45
	 0,348
	21,2
	 30,998
	 30,49
	 1,12
	68,39 
	9
	13,5
	0,6
	16,5
	 14,175
	 0,522
	16,5
	 31,197
	 45,43
	 1,67
	 52,9
	10
	18,5
	1,1
	12,0
	 19,425
	 0,957
	12,0
	 32,382
	 59,99
	 2,95
	37,06 
	
	
	Pontos Globais
	V Ácido Acético (mL)
	V tolueno(mL)
	V Água (mL)
	m Ácido Acético (g)
	m tolueno (g)
	m Água (g)
	Massa total (g)
	% Ácido Acético
	% tolueno
	%
Água
	1
	5,00
	22,50
	22,50
	5,25
	19,575
	22,50
	47,325 
	11,094
	41,363
	 47,54
	2
	10,0
	22,50
	17,50
	 10,5
	 19,575
	 17,50
	 47,575
	 22,07
	 41,145
	36,78 
	3
	15,00
	22,50
	12,50
	 15,75
	 19,575
	 12,50
	 47,825
	 32,935
	 40,93
	 26,135
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	Pontos Globais
	Massa (g)
	V (mL) NaOH 1M 
	No mol de NaOH
	No mol de Ácido Acético
	Massa Acido (g)
	% Ácido Acético
	1 (fase superior)
	4,2659
	0,80
	0,0008
	0,0008
	0,048
	1,125
	2 (fase superior)
	4,2741
	2,60
	0,0026
	0,0026
	 0,156
	3,65 
	3 (fase superior)
	4,3054
	5,50
	0,0055
	0,0055
	0,33 
	7,66 
	1 (fase inferior)
	5,0834
	15,18
	0,01518
	0,01518
	0,9108 
	17,917
	2 (fase inferior)
	5,1589
	31,40
	0,0314
	0,0314
	 1,884
	36,52 
	3 (fase inferior)
	5,2124
	45,90
	0,0459
	0,0459
	 2,754
	 52,84