Relatório - VOLUME PARCIAL MOLAR

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA 
CENTRO DE CIÊNCIAS NATURAIS E EXATAS 
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA 
 FÍSICO-QUÍMICA EXPERIMENTAL II 
 
 
 
 
 
Prática nº 11: 
 
 
Determinação do volume parcial molar 
 
 
 
 
 
 
Alunas: Alice Visentini e Tâmie Duarte 
 
 
14 de novembro de 2019 
Santa Maria/RS 
 
 
 
SUMÁRIO 
 
1. INTRODUÇÃO........................................................................................................ 
2. OBJETIVO.................................................................................................................. 
3. MATERIAIS E MÉTODOS.......................................................................................... 
3.1 Equipamentos............................................................................................................... 
3.2 Reagentes...................................................................................................................... 
3.3 Procedimento experimental........................................................................................ 
4. RESULTADOS.............................................................................................................. 
5. DISCUSSÕES E CONCLUSÃO.................................................................................... 
Referências.......................................................................................................................... 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3 
4 
4 
4 4 
4 
5 
5 
7 
9 
1. INTRODUÇÃO 
' Muitas aplicações da termodinâmica tratam de processos que envolvem misturas 
de vários componentes, sejam gasosos ou líquidos. Em virtude da composição destes 
sistemas se modificarem em decorrência da transferência de massa, ou da reação 
química, ou das interações intermoleculares entre os componentes, a descrição 
termodinâmica do sistema deve levar em conta a influência da composição nas suas 
propriedades assim como a temperatura e a pressão.
1
 
 Há uma classe de propriedades termodinâmicas conhecidas como propriedades 
parciais, que trazem uma relação fundamental entre propriedade para soluções 
homogêneas com composição variável. Em uma solução líquida de etanol e água, por 
exemplo, tem-se o volume parcial molar do etanol e o volume parcial da água na 
solução, e seus valores, em geral, são diferentes dos volumes molares do etanol puro e 
da água pura, nas mesmas condições de temperatura e pressão.
1
 A razão para essa 
diferença é que o volume ocupado por um dado número de moléculas de água depende 
das moléculas que as rodeiam. O volume molar parcial de um componente numa 
solução varia com a composição da solução porque o ambiente de cada tipo de molécula 
muda com a composição da solução, o que resulta numa variação das forças 
intermoleculares.
2
 
 De maneira geral, podemos dizer que uma grandeza parcial molar é a 
contribuição (por mol) que uma substância faz a uma propriedade total da mistura. A 
grandeza parcial molar que melhor ilustra esse conceito é a o volume parcial molar de 
uma substância. Temos que ter em mente que apesar de 1 mol de uma substância, 
quando pura, ter o seu volume característico, 1 mol dessa mesma substância quando 
parte de uma mistura com outra substância pode contribuir diferentemente para o 
volume total da mistura. A princípio isso pode parecer estranho; pois como pode uma 
substância que ocupa um dado volume quando misturada a outra pode resultar numa 
contribuição diferente ao volume total da mistura? Temos que levar em conta que a 
moléculas interagem de modo distinto quando estão na sua forma pura e nas misturas.
3
 
 Volumes parciais molares são grandezas muito apropriadas para tratamento de 
misturas reais, incluindo soluções, o qual os volumes dos componentes iniciais não se 
comportam de maneira linear a contribuição ao volume final. Portanto, no estudo de 
soluções a propriedade parcial molar é muito importante, pois pode ser vista como a 
contribuição específica da substância i para a propriedade total da solução, como mostra 
a equação (1): 
 
 Onde M
t
 representa qualquer propriedade termodinâmica extensiva variando o 
número de mols do componente i e os outros parâmetros constantes. A propriedade 
parcial molar é uma função resposta, representando a variação da propriedade total M
t
 
devida à adição, a temperatura e pressão constantes, de uma quantidade diferencial da 
espécie i a uma quantidade finita de solução.
1,3
 
 Considerando que o volume total V de uma mistura binária é uma propriedade 
extensiva e a mistura contém n1 moles do componente 1 e n2 moles do componentes 2, 
então os volumes molares parciais V1 e V2 determinados pelas equações (2) e (3): 
 
 
2. OBJETIVO 
 Determinar os volumes parciais molares dos componentes de misturas binárias 
formadas por água e álcool em diferentes frações molares. 
 
3. MATERIAIS E MÉTODOS 
3.1 Equipamentos 
 8 Balões volumétricos com tampa 
 Provetas de 50 e 100 mL 
 Cronômetro 
 Balança Analítica 
3.2 Reagentes 
 Solução de etanol comercial 
 H2O destilada 
 
3.3 Procedimento experimental 
 Numeraram-se oito balões, os quais foram pesados. Adicionou-se certa quantia 
de água destilada (apresentadas na tabela dos resultados), e pesaram-se novamente. 
Adicionou-se etanol de forma que completassem 100 mL até a marca do menisco. Os 
balões foram bem agitados e deixados em repouso por 10 minutos, então pesados pela 
ultima vez. 
 
4. RESULTADOS 
Balão 
Massa do 
balão (g) 
Volume de 
água (mL) 
Massa do balão 
com água (g) 
Massa do balão com 
água e etanol (g) 
1 45,989 0 
 
126,229 
2 59,626 10 69,454 142,087 
3 50,87 20 70,534 135,757 
4 43,017 40 82,592 132,25 
5 66,126 50 115,867 157,758 
6 63,194 60 122,812 156,224 
7 42,325 80 121,579 137,832 
8 47,342 100 146,3 
 
 
Para cada balão repetiu-se os seguintes cálculos: 
Cálculo do número de mols H2O: 
1 mol H2O - 18g 
X mol - Y(massa balão com água – massa balão) g 
Balão 2: massa balão com água – massa balão = 9,828 g 
1 mol H2O - 18g 
X mol H2O - 9,828 g 
X= 0,546 mol H2O 
 
Cálculo do número de mols EtOH: 
1 mol EtOH – 46 g 
X mol – Y (massa balão água e etanol – massa balão água) g 
Balão 2: massa balão água e etanol – massa balão água= 72,633 g 
1 mol EtOH - 46 g 
X mol EtOH - 72,633 g 
X=1,579 mol EtOH 
 
Cálculo da fração molar H2O: 
XH2O= nH2O / nH2O + nEtOH 
Balão 2: XH2O= 0,546/(0,546+1,579) = 0,257 
 
Cálculo da fração molar EtOH: 
XEtOH= 1-XH2O 
Balão 2: XEtOH= 1-0,257 = 0,743 
 
Cálculo do volume molar médio da solução: 
Vm= Va+Xb (dVb/dXb) 
 
 
Balão 
 
Nº mols 
água 
 
Nº mols 
etanol 
 
Fração molar 
água (Xa) 
 
Fração molar 
etanol (Xb) 
Volume 
molar médio 
da solução 
(Vm) 
Volume 
molar médio 
da água 
(Va) 
Volume 
molar médio 
do etanol 
(Vb) 
1 0 1,744 0 1 56,929 17,786 56,929 
2 0,546 1,579 0,257 0,743 47,05 17,966751 57,115919 
3 1,0924 1,418 0,435 0,565 39,84 17,724205 56,877645 
4 2,1986 1,080 0,67 0,329 30,5 17,621953 56,74189 
5 2,7634 0,911 0,752 0,248 27,21 17,502536 56,663584 
6 3,312 0,726 0,82 0,179 24,76 17,753403 56,87694 
7 4,403 0,353 0,926 0,074 21,03 18,133418 57,298642 
8 5,497 0 1 0 17,783 17,783 56,95 
 
 
 
 
 
 
 
y = 39,145x + 17,783 
R² = 0,9998 
0
10
20
30
40
50
60
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2
Volume molar médio x fração molar do etanol 
y = -39,167x + 56,929 
R² = 0,9994 
0
10
20
30
40
50
60
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2
V
o
lu
m
e 
m
o
la
r 
m
éd
io
 
Xágua 
Volume molar médio x fração molar da água 
56,6
56,7
56,8
56,9
57
57,1
57,2
57,3
57,4
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8
Vb x Xb 
 
 
5. DISCUSSÕES E CONCLUSÃO 
 Analisando as tabelas, percebe-se que o volume parcial molar é maior quanto 
maior a fração molar do etanol e diminui conforme o aumento da quantidade de água 
presente nos balões (fração molar da água). Nota-se que não sedeterminou o volume 
parcial molar para o balão 1 por se tratar de etanol puro, portanto, sendo igual ao 
volume molar puro, bem como do balão 8, por se tratar de água pura. 
 Observando os dois gráficos plotados, percebe-se que ambos possuem um 
mesmo coeficiente de determinação (r²= 0,9998 e 0,9994), indicando que tanto a fração 
molar do etanol quanto a da água relacionam-se linearmente com o volume parcial 
molar. Quanto ao coeficiente angular, percebe-se que os dois são iguais em módulo, 
porém apresentam sinais contrários (39,145x;-39,145x), isso se deve ao fato da fração 
molar do etanol diminuir à mesma proporção que a fração da água aumenta, resultando 
em variações iguais em módulo do volume molar. 
 Os coeficientes lineares das duas equações das retas representam o volume 
molar quando a fração molar da espécie é zero. Nesse ponto, a fração molar da outra 
espécie é igual a 1, indicando que o volume molar real da mistura é igual ao volume 
molar de tal substância pura. Comparando-se com os valores encontrados na literatura 
(Água: 18,046 cm³/gmol; Etanol: 58,392 cm³/gmol), percebe-se que os encontrados 
estão próximos (Água: 17,783 cm³/gmol; Etanol: 56,929 cm³/gmol), validando o 
método utilizado. 
 Quanto ao volume parcial molar da água e do etanol, percebe-se que (analisando 
da direita para a esquerda) este diminui com a diminuição da sua fração molar, 
17,4
17,5
17,6
17,7
17,8
17,9
18
18,1
18,2
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8
Va x Xa 
atingindo seu valor mínimo próximo de 0,25, passando a aumentar, chegando a ser 
maior que o volume molar da substância pura a partir de frações menores que 0,1. 
 A partir dos dados coletados, dos cálculos feitos e dos resultados discutidos, 
pode-se concluir que a prática atingiu seu objetivo de forma satisfatória. Pode-se 
determinar o volume parcial molar da água e do etanol para os 8 balões, encontrando-se 
valores plausíveis para cada mistura. 
 
 
Referências 
 
[1] SMITH, J. M.; VAN NESS, H. C.; ABBOTT, M. M. Introdução à termodinâmica da 
Engenharia Química. LTC, 7ª ed., 2000. 
[2] SCHÄFER, W; KLUNKER, J.; SCHELE NZ, T.; MÉIE R, T.; SYMONDS, A. P. 
Series of publications. Laborator y Experiments Chemistry. Göttinger, 1ª ed., 1995. 
[3] ATKINS, P. e JONES, P. Físico - Química: Fundamentos. LTC. 5ª ed., 2011.