Análises físico-químicas de misturas por processos laboratoriais

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Análise físico-química de misturas por processos laboratoriais. 
 
Samuel Hammes Clasen​(1)​; Pietra Beatrici Linemann da Silva​(2) ​; Ani Nahevi 
Moyano​(3)​; Isadora Ranzi​(4)​. 
 
Resumo Expandido 
Professor; Instituto Federal de Santa Catarina; Florianópolis, Santa Catarina;​(1) ​Estudante; Instituto Federal de Santa 
Catarina; pietrabeatrici@gmail.com;​(2) ​Estudante; Instituto Federal de Santa Catarina; (3) ​Estudante; Instituto Federal de 
Santa Catarina.​(4) 
 
RESUMO: Realizamos os experimentos com a finalidade de montar um gráfico de temperatura após termos 
feito os procedimentos de análise da mistura entre cicloexano e álcool isopropílico, que consistem em uma 
mistura azeotrópica. Inicialmente realizamos uma destilação simples e com ela conseguimos os valores da 
temperatura de ebulição e os índices de refração, medidos com o refratômetro de Abbe. A partir desse 
primeiro experimento fizemos uma tabela relacionando a temperatura com a fração molar. Já o segundo 
procedimento, consistiu em medir o índice de refração de soluções padronizadas para ajudar na montagem 
da tabela citada anteriormente. E considerando todas as análises feitas, temos como objetivo mostrar como 
a adição de isopropanol afetou na temperatura de ebulição, índice de refração e fração molar da solução. 
 
Palavras-chave:​ Experimento; destilação; cicloexano. 
 
 
 
INTRODUÇÃO 
 
O conjunto de moléculas que possuem mesma composição 
química e propriedades físico-químicas constantes (não 
altera a pressão nem a temperatura), são chamadas de 
substâncias puras. Uma característica delas é que, por não 
variar a temperatura mantendo-se determinada pressão 
constante, os pontos em que a substância passa do estado 
sólido para o líquido (ponto de fusão) e do líquido para o 
gasoso (ponto de ebulição) também são constantes, 
formando uma reta nessas partes ao analisarmos o gráfico 
de temperatura por tempo. 
 
Figura 3 - Curva de aquecimento de uma substância pura. 
FONTE: Gráficos, 2018. 
Substâncias puras podem ainda serem subdivididas em 
simples e compostas. Quando é formada por átomos de 
mesmo elemento químico é chamada de substância 
simples (H₂, N₂, etc.), já quando possui átomos de 
elementos químicos diferentes é chamada de substância 
composta (H₂O, CO₂, etc.). 
Essas moléculas são dificilmente encontradas isoladas na 
natureza, porque buscam se ligar a outras, passando a ser 
chamadas de mistura. 
Uma mistura possui propriedades físico-químicas 
divergentes, pois pode variar a temperatura nos pontos de 
fusão e ebulição. Além disso, sua definição pode ser 
dividida em mistura azeotrópica e mistura eutética. 
 
Figura 3 - Curva de aquecimento de uma mistura. FONTE: 
Gráficos, 2018. 
Misturas azeotrópicas possuem o ponto de ebulição 
constante, enquanto o de fusão varia o valor da 
temperatura. É importante lembrar que essas misturas não 
podem ser separadas de forma bem-sucedida através de 
destilação, já que no início teremos a substância mais 
volátil evaporando e depois condensando, mas com o 
passar do tempo, destilará também a outra substância 
presente na mistura. 
Figura 3 - Curva de aquecimento de uma mistura azeotrópica. 
FONTE: Gráficos, 2018. 
Já misturas eutéticas possuem ponto de fusão constantes, 
variando a temperatura no ponto de ebulição com o passar 
do tempo e a dada pressão. Lembrando que o ponto de 
ebulição varia com a adição de um reagente mais volátil 
ou não, ou seja, se adicionarmos uma substância menos 
volátil a temperatura em que a solução sofre ebulição 
aumenta e vice-versa. 
Figura 4 - Curva de aquecimento de uma mistura eutética. 
FONTE: Gráficos, 2018. 
 Podemos analisar como exemplo a mistura entre 
cicloexano e álcool isopropílico feita no laboratório, que 
possuem temperaturas de ebulição iguais a 80,7°C e 
82,6°C respectivamente. Por conta de suas temperaturas 
de ebulição serem muito próximas uma da outra, podemos 
concluir que consiste em uma mistura azeotrópica, já que 
não há grande variação no ponto de ebulição. 
 
 
MATERIAIS UTILIZADOS: 
Reagentes: 
Ciclohexano 
Álcool isopropílico 
 
Equipamentos​ ​e vidrarias: 
01 Balão de destilação com condensador de refluxo 
acoplado 
01 Termômetro com graduação em décimo de grau 
01 Manta de aquecimento com termostato 
01 Suporte metálico com garras 
01 Suporte de metal para a manta aquecedora 
12 Tubos de ensaio 
02 Pipetas 
01 Provetas 
01 Erlenmeyer 
Pipetas Pasteur 
Refratômetro de Abbè 
 
METODOLOGIA 
 
Procedimento A: 
Inicialmente, foram colocados 50mL de cicloexano no 
balão de destilação e em seguida aquecido. O líquido 
começou a evaporar e a passar pelos pratos de destilação 
até o topo, que é onde foi medido sua temperatura de 
ebulição. Após isso ele condensou e recolhemos uma 
pequena amostra do líquido residual (o que ficou no 
balão) e do destilado para análise do índice de refração, 
utilizando o refratômetro de Abbe e com a ajuda de uma 
pipeta Pasteur. 
Em seguida foi repetido o mesmo procedimento de 
destilação, porém adicionando com pipetas volumétricas 
determinados volumes de isopropanol no balão. 
 
Procedimento B: 
Inicialmente, foram colocados 50mL de álcool 
isopropílico no balão de destilação e em seguida aquecido. 
O líquido começou a evaporar e a passar pelos pratos de 
destilação até o topo, que é onde foi medido sua 
temperatura de ebulição. Após isso ele condensou e 
recolhemos uma pequena amostra do líquido residual (o 
que ficou no balão) e do destilado para análise do índice 
de refração, utilizando o refratômetro de Abbe e com a 
ajuda de uma pipeta Pasteur. 
Em seguida foi repetido o mesmo procedimento de 
destilação, porém adicionando com pipetas volumétricas 
determinados volumes de cicloexano no balão. 
 
 
 RESULTADOS​ ​E​ ​DISCUSSÃO 
 
 ​Resultados experimentais A: 
Os dados analisados em laboratório constam 
abaixo. 
 
V.isopropano
l 
(mL) 
V.cicloexan
o (mL) 
T. 
eb​ulição 
(ºC) 
Índice de refração 
Resíduo/Destiado 
0,0 50,0 80 1,4235/1,4235 
0,5 - 78 1,4235/1,4165 
1,0 - 73 1,4220/1,4120 
2,0 - 70 1,4200/1,4095 
3,5 - 69 1,4155/1,4060 
8,5 - 69 1,4085/1,4035 
 Tabela 1 - Dados obtidos no experimento. Fonte: autoria própria. 
 
 
O gráfico (gráfico 1) da variação do índice de 
refração do cicloexano-álcool isopropílico em função 
da fração molar de isopropanol foi utilizado para 
calcular a fração molar de cicloexano. Resultados: 
 
Fração molar isopropanol Fração molar cicloexano 
Resíduo Destilado Resíduo Destilado 
0,0177 0,0177 0,9823 0,9823 
0,0177 0,1555 0,9823 0,8445 
0,0472 0,2441 0,9528 0,7559 
0,0866 0,2933 0,9134 0,7067 
0,1752 0,3622 0,8248 0,6378 
0,3130 0,4114 0,6870 0,5886 
Tabela 2 – Fonte: autoria própria. 
 
 
Resultados experimentais B 
V.isopropano
l (mL) 
V.cicloexano 
(mL) 
T. 
ebulição 
(ºC) 
Ín​dice de refração 
Resíduo/Destilad
o 
50,0 0,00 82 1,3755 1,3755 
- 3,50 70 1,3800 1,3762 
- 5,00 67 1,3845 1,3781 
- 6,50 60 1,3878 1,3828 
- 10,00 65 1,3978 1,3858 
- 13,50 64 1,3959 1,3921 
 
Tabela 3 - resultados e temperaturas com diferentes 
concentrações de cicloexano com álcool isopropílico. Fonte: 
autoria própria. 
 
Os resultados da tabela 1 foram utilizados para 
calcular a fração molar do cicloexano. Apresentados 
na tabela abaixo: 
Fração 
molar isopropanol 
Fração molar cicloexano 
Resíduo Destilado Resíduo Destilado 
0,9626 0,9626 0,0374 0,0374 
0,8740 0,9488 0,1260 0,0512 
0,7854 0,9114 0,2156 0,0886 
0,7205 0,8189 0,2795 0,1811 
0,6417 0,7598 0,2583 0,2402 
0,5610 0,6358 0,4390 0,3642 
 
Tabela 4 – Fonte: autoria própria. 
 
 
Gráfico 1 – Gráfico usado para descobrir os dados de fração 
molar na Tabela 2. 
 
Montagem do gráfico X×T 
Com os resultados obtidos, montamos o gráfico da 
fração molar do cicloexano em função da 
temperatura de ebulição. Com ele podemos 
identificar o ponto em que todas as curvas se 
encontram e é nesse ponto quetemos a mistura 
azeotrópica. No caso do gráfico que montamos ele 
estaria próximo do 0,5 °C e entre o 60 e 70 do eixo 
y. 
 
 
Gráfico 2 – Gráfico X por T do cicloexano. Fonte: autoria própria. 
 
LEGENDA: 
Quadrados laranjas: Destilado. 
Losangos azuis: Residual. 
 
Resíduo Temp. 
Destilad
o Temp. 
0,0374 82 0,0374 82 
0,126 70 0,0512 70 
0,2156 67 0,0886 67 
0,2795 60 0,1811 60 
0,2583 65 0,2402 65 
0,439 64 0,3642 64 
0,9823 80 0,9823 80 
0,9823 78 0,8445 78 
0,9528 73 0,7559 73 
0,9134 70 0,7067 70 
0,8248 69 0,6378 69 
0,687 69 0,5886 69 
Tabela 5 – Tabela usado para montagem do Gráfico 2. Fonte: 
autoria própria. 
 
Discussão 
A partir do gráfico nós percebemos que a solução se 
refere a uma mistura azeotrópica, pois seu ponto de 
ebulição é constante, sendo assim, separá-las por 
destilação e difícil pois seus pontos de ebulição são 
muito próximos, mantendo a mesma fração molar 
resíduo e destilado. A partir dessas informações foi 
possível determinar composição das fases vapor e 
líquido do cicloexano com a fração molar de um dos 
componentes da temperatura e mistura. 
Além disso, podemos ver que não podemos formar 
as curvas no Gráfico 2 sem que ocorra desvios, mas 
uma das causas desse erro pode ser a troca de 
temperatura da vidraria com o ambiente. 
 
CONCLUSÕES 
 
A partir dos dados obtidos podemos concluir que se 
tratava realmente de uma mistura azeotrópica e que para 
a destilação da mistura era possível observar apenas 
diferença na concentração de ambas substâncias. O 
índice de refração da mistura e temperatura de ebulição é 
diretamente proporcional a fração molar do cicloexano. Os 
pontos fora da reta significam os erros de medição 
comuns como erro ao observar, a própria precisão 
incorreta dos equipamentos e a alta volatilidade das 
substâncias influenciaram no erro. 
 
REFERÊNCIAS 
 
Disponível em: < 
http://webinfobrasil.blogspot.com/2015/04/graficos-de-sub
stancias-puras-e.html​ >. Acesso em 26 nov. 2018. 
 
Disponível em: < 
https://brasilescola.uol.com.br/quimica/graficos-misturas-
substancias.htm​ >. Acesso em 26 nov. 2018. 
 
Disponível em: < 
http://www.rc.unesp.br/igce/petrologia/nardy/mon.html >. 
Acesso em 26 nov. 2018. 
 
Disponível em: < 
https://www.infoescola.com/quimica/alotropia/ >. Acesso 
em 26 nov. 2018. 
 
http://webinfobrasil.blogspot.com/2015/04/graficos-de-substancias-puras-e.html
http://webinfobrasil.blogspot.com/2015/04/graficos-de-substancias-puras-e.html
https://brasilescola.uol.com.br/quimica/graficos-misturas-substancias.htm
https://brasilescola.uol.com.br/quimica/graficos-misturas-substancias.htm
http://www.rc.unesp.br/igce/petrologia/nardy/mon.html
https://www.infoescola.com/quimica/alotropia/