FISICO QUIM R3

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MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO 
UNIVERSIDADE FEDERAL DA GRANDE DOURADOS 
FACULDADE DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA 
 CURSO DE QUÍMICA LICENCIATURA 
 
 
 
FÍSICO-QUÍMICA EXPERIMENTAL I 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RELATÓRIO 3: 
DIAGRAMA DE EQUILÍBRIO DE FASES DE UM SISTEMA 
BINÁRIO SÓLIDO-LIQUÍDO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ALUNA: 
JAINE BEATRIZ DA SILVA 
 
 
 
 
 
 
 
 
DOURADOS, MARÇO 2021.
 
 
 
 
INTRODUÇÃO 
 
O equilíbrio de fases representa uma situação em que o fluxo líquido de espécies 
para fase 1 é igual aquele para a fase 2. Supondo uma situação entre um sólido (fase 1) e 
um líquido (fase 2), a situação de equilíbrio pode ser escrita em termos de potencial 
químico (μ) para uma espécie A (μA) por: 
 
μ*A(s,T,p) = μ*A (l,T,p) 
Caso a fase liquida for miscível nos compostos A e B, formando apenas uma fase 
líquida temos: 
 
μ*A(s,T,p) = μ*A (l,T,p) = μ*A(s,T,p) + RT lnaA.I 
 
Considerando uma mistura de dois sólidos, um sistema binário, é possível analisar 
as interferências e relações entre vários estados do sistema a partir das variações 
de pressão, volume ou temperatura. No equilíbrio sólido-líquido é comum a existência 
de sistemas eutéticos, definido como uma mistura homogênea e sólida de duas ou mais 
substâncias que formam uma super rede; a mistura derrete ou solidifica a uma temperatura 
mais baixa do que o ponto de fusão de qualquer uma das substâncias individuais. A 
temperatura eutética é a temperatura mais baixa à qual pode existir líquido. 
Para construir diagramas de equilíbrio de fases de uma mistura de dois 
componentes de concentrações ou proporções conhecidas utiliza -se a curva de 
resfriamento da mistura. Essa curva é construída quando funde -se a mistura inicial 
e em seguida faz -se leituras das temperaturas em intervalos de tempo regulares. 
 
Essas curvas são construídas em gráficos de temperatura em função do tempo. 
Espera-se para substâncias puras um a curva de resfriamento semelhante à 
representada em A na figura 1: 
 
Figura 1. Fonte: Google imagens. 
 
No momento em que o composto está na fase líquida ele deve sofrer um 
resfriamento em taxa praticamente constante. Quando ele atinge a temperatura de fusão, 
a temperatura mantem-se constante até que todo o líquido mude de fase, só então 
a temperatura volta a cair, tendendo à temperatura ambiente. Quando o processo 
de solidificação finda, a temperatura tende à temperatura ambiente. A cristalização 
de um dos componentes libera calor, o que provoca o ponto de inflexão e a 
diminuição da velocidade de resfriamento. A partir das curvas de resfriamento, da 
 
 
 
composição do eutético e do s pontos de solidificação é possível traçar as curvas 
que compõem o diagrama de fases. 
Considerando um diagrama de fases , constituído por temperatura em função 
da fração molar – existem duas curvas: a “líquidus” – curva de completa fusão – e 
“solidus” – curva de completa solidificação. Essas linhas representam as condições 
nas quais o sistema divide-se em fases. Qualquer ponto acima das curvas de fusão 
representa um sistema homogêneo composto apenas pela fase líquida (L). Todos 
os pontos abaixo da curva de solidificação representam um sistema de fase única, 
sólida (S1 e S 2). Em contrapartida, os pontos localizados nas regiões delimitadas 
pelas curvas “solidus e líquidus” representam um sistema bifásico, onde coexistem 
a fase líquida (L) e a sólida (S1 ou S2).O ponto eutético é um estado atípico e 
único da mistura, onde, nas condições específicas, coexistem três fases: líquida 
(L), sólido 1 puro (S 1) e sólido 2 puro (S2). 
 
Regra da Alavanca 
 
A Regra da Alavanca permite a determinação da proporção entre as fases 
constituintes de uma região bifásica. Considerando o ponto “z” e a sua linha de 
amarração, a linha de amarração com a linha do liquido (ponto W) e do sólido fornece a 
composição do líquido e do sólido. Com base no balanço de massa entre essas fases e de 
suas composições é possível a determinação de nnf e de nab, conforme descrito abaixo: 
 
XZ = nab = nab 
 nab,s + nab,l +nnf,s + nnf,l ns + nl 
 
Rearranjando temos: 
 
ns = ( x
l
pn – xZ) = ZW 
nl ( xZ – x
l
pn) VZ 
 
Ou: 
Quantidade de sólido = rS 
Quantidade de liquido rA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
OBJETIVO 
 
Construir o diagrama de equilíbrio de fases, sólido-líquido, de um sistema 
binário a partir dos dados obtidos pela análise térmica de misturas de dois 
componentes em várias proporções. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
MATERIAIS E MÉTODOS 
 
MATERIAIS 
 
Para realização da aula experimental, foram utilizados os determinados materiais 
e equipamentos: 
 
Aparelho para determinação de ponto de fusão 
Balança Analitíca 
Almofariz pequeno com pistilo 
Tubos de Vidro 
Tubos Capilares com uma das extremidades fechada 
Ácido Benzoico 
 
MÉTODOS 
 
Inicialmente ligou-se o aparelho utilizado para a determinação do ponto de fusão, 
com o auxílio do seu manual e do técnico responsável, em seguida, numerou-se 11 tubos 
limpos e secos. 
Posteriormente, calculou-se as massas de naftaleno e ácido benzoico necessários 
para formar misturas de massa total 0,40g com as seguintes frações em mol de naftaleno: 
 
Tubo 
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 
0 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,00 
Tabela 1: frações em mol de naftaleno. 
Com base nos cálculos feitos, pesou-se com precisão as massas dos dois sólidos, 
misturando-os muito bem. 
Preencheu-se com exatidão um capilar de cada amostra até a 1 a 2 mm, 
pressionando a extremidade aberta do capilar de vidro contra a mistura. Em seguida 
inseriu-se o primeiro capilar no aparelho de aquecimento para determinação do seu ponto 
de fusão, programou-se o aparelho para velocidade de 3º min-1. 
Anotou-se os dados obtidos, e repetiu-se o mesmo procedimento para os 10 tubos 
restantes. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RESULTADOS E DISCUSSÕES 
 
 Com base no procedimento realizado obtivemos o ponto de degelo e de fusão de 
cada tubo: 
 
Tubo 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 
T 
degelo 
104,4 94,3 87,5 76,9 66,8 61,9 62,1 70,0 61,0 60,2 60,2 
T 
fusão 
134,2 122,8 199,3 108,8 102,4 101,0 91,8 82,3 85,5 85,8 91,2 
Tabela 2: Temperatura de degelo x Temperatura de fusão 
 
 
Gráfico 1. Fonte: Autor 
 
 
Analisando os dados obtidos com a literatura definimos como o ponto eutético o 
tubo 8 onde há um aumento na temperatura de degelo e logo em seguida sua diminuição. 
Considerando a temperatura de fusão observamos a sua diminuição e logo em seguida 
seu aumento, também considerado nosso ponto eutético. 
No tubo 1 onde há somente ácido benzoico observamos a temperatura de fusão 
igual a 134,2 ºC, divergindo da literatura que trás o valor de 122ºc, assim como no Tubo 
11, que contem apenas naftaleno e apresenta a temperatura de fusão de 91,2ºC, onde 
literatura afirma o valor de 81ºC. É comum que alguns erros como esses aconteçam 
devido aos reagentes utilizados que podem estar contaminados ou com prazo de validade 
comprometido, ou mal manuseio dos equipamentos disponíveis. 
 
 
 
 
 
 
 
 
0
20
40
60
80
100
120
140
160
0 2 4 6 8 10 12
Temperatura (°C)
T degelo T fusão
 
 
 
Considerando os dados obtidos anteriormente, e número de mols da mistura 
disponibilizadopara os alunos de 1,226 mol, obtivemos os seguintes dados: 
 
TUBO Ácido Benzoico 
(g) 
Naftaleno (g) nAB nNF 
1 0,40 0 1,226 0 
2 0,36 0,04 1,098 0,128 
3 0,32 0,08 0,976 0,256 
4 0,28 0,12 0,854 0,384 
5 0,24 0,16 0,732 0,512 
6 0,20 0,2 0,610 0,640 
7 0,16 0,24 0,488 0,768 
8 0,12 0,28 0,366 0,896 
9 0,08 0,32 0,244 1,024 
10 0,04 0,36 0,122 1,152 
11 0 0,40 0 1,226 
 
Utilizando a equação da fração molar, descrita abaixo, obtivemos os seguintes 
resultados: 
 
Figura 2. Fonte: Google imagens. 
 
Tubo 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 
X NAFTALENO 0 0,10 0,21 0,31 0,41 0,52 0,61 0,72 0,83 0,93 1 
X AC. BENZOICO 1 0,90 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0 
Tabela 3: X naftaleno x X Ác. Benzoico 
 
 
 
 
 
Gráfico 2. Fonte: Autor 
Analisando o diagrama de fases construídos com os dados é possível observar 
várias regiões, no primeiro ponto com temperatura de aproximadamente 410 K, temos a 
presença da mistura em estado sólido, com início do aquecimento da temperatura de 380 
K já obtemos uma mistura de L + Ácido Benzóico (uma fase liquida e ácido benzóico em 
fase sólida). No ponto onde cessa o decaimento da temperatura entre 360 K e 350 K temos 
ponto estético, caracterizada pela menor temperatura de fusão de todo o diagrama, logo 
em seguida, temos o aumento da temperatura, e mudança na composição do sistema entre 
350 K e 370 K onde temos uma mistura de L + Naftaleno (uma fase liquida e Naftaleno 
em fase sólida). 
Calculamos com base na Regra da Alavanca as quantidades relativas das fases 
presentes no sistema representado pelo gráfico: 
 
ns = ( x
l
pn – xZ) = ZW 
nl ( xZ – x
l
pn) VZ 
 
Utilizando como base nosso ponto E, temos: 
 
 L : (0,32 – 0,20) = 37,5 ou 37,5% 
 (0,32-0) 
 
S: (0,20-0) = 62,5 ou 62,5% 
 (0,32-0) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CONCLUSÃO 
 
Nesta prática foi possível construir o diagrama de equilíbrio de fases, sólido 
-líquido, de um sistema a partir dos dados obtidos pela análise térmica de misturas 
de dois componentes naftaleno e ácido benzoico em várias proporções. Apesar de alguns 
erros experimentais comparados com a literatura, ao final foi possível construir uma 
aprendizagem mais consolidada na prática com os conteúdos estudados teoricamente. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
REFERÊNCIAS 
 
 
ATKINS, P. W. - Físico-Química – 6ª edição, vol. 1. Editora LTC. Rio de Janeiro, 
2001. 
 
ATKINS, P. W.; DE PAULA, J. Físico-Química. 9. ed. Rio de Janeiro: 
LTC/GEN, 2012. v. 1. 
 
Determinação de solubilidade sólido líquido. Propriedades termofísicas 1999 -
2000; Conceitos Fundamentais. Tema 13. Universidade de Coimbra. Disponível em 
<http://www.eq.uc.pt/~ines/pt 2.html>. Acesso em 25 de março de 2021. 
 
LEVINE, 1. N. Físico-Química. 6. ed. Rio de Janeiro: LTC/GEN, 2012. v. 1.