Relatorio EQUILÍBRIO LÍQUIDO-VAPOR: MISTURAS AZEOTRÓPICAS

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Universidade Federal de Juiz de Fora 
Instituto de Ciências Exatas 
Departamento de Química 
Laboratório de Equilíbrio e Cinética 
 
 
 
 
 
 
 
 
EQUILÍBRIO LÍQUIDO-VAPOR: MISTURAS AZEOTRÓPICAS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Alunos: Ana Clara Alves 
 Filipe Caitano 
 Larissa Silva 
 Luiza Conforte 
 
Professor: Antônio Carlos Sant’Ana 
 
 
 
 
 
 
 
 
Juiz de Fora, 2018 
 
1. Introdução: 
As misturas ideias ou ligeiramente afastadas da idealidade podem ser 
fracionadas em seus constituintes por uma destilação. Por outro lado, se os desvios da 
lei de Raoult são suficientemente grandes para produzir um máximo ou um mínimo na 
curva de pressão de vapor, esse máximo e mínimo correspondente aparecerá na curva 
dos pontos de ebulição. Estas misturas não podem ser completamente separadas por 
destilação fracionada. 
 De acordo com o Teorema de Gibbs-Konovalov, sendo a curva de pressão de 
vapor possuidora de um máximo ou um mínimo, neste ponto, as curvas de liquido e 
vapor se tangenciam, possuindo então, o liquido e o vapor a mesma posição. A mistura 
associada à pressão de vapor de máximo ou de mínimo, isto é, a composição da 
mistura nestes pontos, define-se como azeótropo. 
 A princípio iremos considerar o sistema representado pela figura 1. Na qual é 
visível a presença de um ponto de ebulição máximo. Seja um sistema descrito pelo 
ponto b de composição azeotrópica aquecido, ocorre formação de vapor em tmáx. O 
vapor formado possui composição similar, ou a mesma composição daquela do líquido 
original, não sendo, verificada qualquer separação no sistema. Considerando agora um 
sistema de composição a4 sendo aquecido, o vapor é formado na temperatura t’, 
sendo sua composição a4’. Desta forma, tem-se um vapor mais rico na substância de 
ponto de ebulição mais elevado. Por consequência, tem-se ao fim da destilação a saída 
do componente A puro e a manutenção da mistura azeotrópica no recipiente. 
 
 
 
Figura.1 Diagrama T x Z no PE máximo. Figura.2 Diagrama T x Z no PE mínimo. 
 
Analisando a Figura.2, que representa o comportamento dos azeótropos de 
mínimo. 
A interpretação é similar a anterior, porém, neste caso, não há uma alteração 
da composição do azeótropo no decorrer da destilação. Uma mistura representada 
pelo ponto a2 tem sua fervura iniciada em t, tendo a composição do vapor a2’. Durante 
o fracionamento desta mistura verifica-se no destilado a formação de azeótropo e no 
recipiente um resíduo do componente A. 
Podemos dizer que o azeótropo, comporta-se como um composto puro, pois 
entra em ebulição a uma temperatura constante e definida, enquanto as demais 
misturas fervem em um certo intervalo de temperatura, porém, torna-se importante 
frisar que a variação de pressão altera a composição e a temperatura de ebulição de 
um azeotropo, não sendo este, portanto, um composto puro. 
2. Objetivos: 
 Construir o diagrama de fases líquido-vapor, de temperatura de ebulição em 
função da composição, para o sistema binário de cicloexano/álcool isopropílico, 
utilizando a análise de refratométrica para determinação dos constituintes da mistura 
azeotrópica. 
3. Parte Experimental: 
- Materiais Utilizados: 
• Balão de destilação; 
• Termômetro; 
• Condensador; 
• Manta de aquecimento; 
• Tubos de ensaio; 
• Pipeta graduada; 
• Pipetas; 
• Proveta; 
• Refratômetro de Abbe; 
• Ciclohexano; 
• Álcool isoprpílico. 
- Procedimento: 
 Verificou-se a montagem do aparato de destilação e ligou-se a água para 
resfriar o sistema. Adicionou-se a quantidade de ciclohexano indicada na tabela 1 
(amostra 1) no balão e ligou-se a manta aquecedora, quando o ponto de ebulição foi 
atingido anotou-se a temperatura, foi coletada uma amostra do destilado e do resíduo 
do balão e desligou-se a manta aquecedora. Mediu-se o índice de refração das 
amostras coletadas e o excesso do destilado foi devolvido ao balão. 
Adicionou-se ao balão o volume de álcool isopropílico indicado na tabela 1 e 
repetiu-se o procedimento. Esse procedimento foi realizado para todos os volumes 
indicados na tabela1 e, então se desligou a manta e o fluxo de água. 
 
4. Resultados e Discussões: 
 
A tabela 1 apresenta os dados medidos e os dados calculados a partir do 
experimento. 
A partir do gráfico 1, curva padrão Xisopropanol x n, construído na experiência 1, foi 
possível calcular Xciclohexano. 
Na equação da reta x representa Xisopropanol e y representa n, substituindo os 
valores de índice de refração observados em y obtemos valores de fração molar de 
isopropanol. Sendo: Xisopropanol + Xciclohexano = 1; Xciclohexano = 1 - Xisopropanol. 
Desta forma foram calculadas a frações molares de ciclohexano apresentadas 
na tabela 1. 
 
Tabela 1. Temperatura de ebulição, índice de refração e composição do destilado e 
resíduo para diferentes misturas de ciclohexano/isopropanol 
Amostra Visopropanol 
adicionado 
(mL) 
Vciclohexano 
adicionado 
(mL) 
Tebulição 
(ºC) 
Índice de refração Xciclohexano 
Destilado Resíduo Destilado Resíduo 
1 0,0 150,0 77 1,4260 1,4260 1,0323 1,0326 
2 2,0 - 76 1,4237 1,4260 0,9859 1,0326 
3 +3,0 - 77 1,4170 1,4260 0,8473 1,0326 
4 +5,0 - 67 1,4100 1,4250 0,7035 0,9883 
5 +10,0 - 64 1,4086 1,4225 0,6747 0,9603 
6 +25,0 - 65 1,4076 1,4131 0,6541 0,7672 
7 150,0 0,0 79 1,3770 1,3770 0,0252 0,0252 
8 10,0 73 1,3921 1,3920 0,3356 0,3335 
9 +15,0 69 1,3990 1,3820 0,4734 0,1280 
10 +20,0 68 1,4015 1,3830 0,5288 0,1486 
11 +30,0 68 1,4020 1,3860 0,5391 0,2102 
12 +40,0 66,5 1,4040 1,3920 0,5801 0,3335 
 
 
 
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2
62
64
66
68
70
72
74
76
78
80
T
e
b
(C
)
X
cicloexano
Grafico T
eb
(C) x X
cicloexano
0
2
4
6
8
10
 
 
 
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0
1,37
1,38
1,39
1,40
1,41
1,42
1,43
n
X
isopropanol
Equation y = a + b*x
Adj. R-Sq 0,9969
Value Standard E
B Interce 1,424 5,42793E-
B Slope -0,048 8,54521E-
Grafico 1. Curva padrao n x Xisopropanol 
Observando-se o diagrama de fases obtido, verifica-se que a mistura estudada trata-
se de um azeótropo de mínimo. A temperatura crítica de mínimo do processo se dá 
aos 64°C, abaixo dessa temperatura não há fase gasosa independente da composição 
do sistema, quando a fração molar do ciclohexano é aproximadamente igual a 0,6747. 
 
5. Conclusão: 
 De acordo com o diagrama de fases formado, pode-se concluir que a mistura 
binária ciclohexano e álcool isopropílico forma um azeótropo de mínimo, com 
temperatura crítica igual a 64ºC. 
A partir da regra da alavanca é possível calcular as quantidades relativas e as 
composições das fases envolvidas no sistema. No presente relatório, para o 
Xciclohexano=0,6747. Não foi possível obter os valores desejados devido a erros da curva 
de calibração, na leitura dos índices de refração e durante o procedimento, que 
geraram erros na obtenção dos valores de fração molar, alguns valores foram maiores 
que 1. 
Para uma solução ciclohexano/álcool isopropilico de composição 
Xciclohexano=0,85 aquecida até uma temperatura de 70ºC, nós temos aproximadamente 
Xciclohexano=0,82 na fase de vapor e Xciclohexano=0,9 na fase liquida. 
Apesar das dificuldades encontradas, levando-se em consideração a perda de 
solvente enquanto o aparato está aberto para coleta de amostra, o fato de o 
termômetro estar muito acima do condensador, a perda de calor e a difícil visualização 
da temperatura e a falta de iluminação para a medição do índice de refração pode-se 
considerar que o experimento foi realizado com êxito, possibilitando a observação de 
um azeótropo. 
 
6. Referências Bibliográficas: 
1. Apostila de Laboratório de Equilíbrio e Cinética, 2° / 2012. 
2. ATKINS, P.W. Físico-Química. 6ª Edição. Ed. LTC, Vol.1. Rio de Janeiro. 1999 
3. Castellan G., Fundamentos de Físico Química; São Paulo LTC S.A., 1986