EQUILÍBRIO DE FASE HETEROGÊNEO SISTEMA LÍQUIDO TERNÁRIO

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UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO 
 DEPARTAMENTO DE QUÍMICA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RELATÓRIO DA PRÁTICA: 
EQUILÍBRIO DE FASE HETEROGÊNEO 
SISTEMA LÍQUIDO TERNÁRIO 
 
 
 
 
 
Aluno: Vítor Patrício da Silva Medeiros – 2017210275. 
Disciplina: Físico-Química Experimental. 
Professor: Antonio Luciano. 
 
 
 
Seropédica/RJ 
2019 
 
 
1. INTRODUÇÃO 
O estado de equilíbrio de um sistema fechado é aquele estado no qual a 
energia de Gibbs total é o mínimo em relação a todas as possíveis mudanças 
nas temperaturas e pressão especificadas. 
De acordo com Daniels et al. (1956), muitos pares de espécies químicas, 
quando misturadas em uma certa faixa de composições para formar uma única 
fase líquida, podem não satisfazer o critério de estabilidade. Consequentemente, 
nesta faixa de composições, tais sistemas se dividem em duas fases líquidas 
com composições diferentes. Se as fases estão em equilíbrio termodinâmico, o 
fenômeno é um exemplo de equilíbrio líquido-líquido, que é importante em muitas 
operações industriais como a extração com solventes. 
O conhecimento de dados de equilíbrio líquido-líquido é fundamental para 
o estudo dos processos de separação por extração. Geralmente os dados de 
equilíbrio líquido-líquido são representados por um gráfico triangular equilateral 
conhecido como curva binodal, que separa a região de duas fases da região 
homogênea. As composições das fases em equilíbrio podem ser determinadas 
através das linhas de amarração que representam as duas fases em equilíbrio. 
Conforme GonÇalves (1994), o diagrama de fases é um método gráfico 
claro e conciso de representação da situação de equilíbrio termodinâmico. Eles 
podem conter informação sobre o número de fases presentes, a composição de 
cada fase e a proporção entres essas fases. Porém, o diagrama de fases não 
possui nenhuma informação sobre a cinética da reação, ou seja, não diz nada 
sobre o intervalo de tempo necessário para que o sistema atinja o equilíbrio. 
O diagrama de fases ternarias representa o equilíbrio entre fases distintas 
com a presença de três componentes em função da temperatura. Nesse 
diagrama, as composições são representadas por coordenadas triangulares, 
como verifica-se na Figura 1. Nesse triangulo equilátero, cada aresta é dividida 
em 100 partes, sendo que cada divisão é intersectada por segmentos de reta 
paralelos às outras duas arestas. Quando se analisa um dos vértices, usando o 
C como exemplo, no composto tem somente o componente C, porém quando se 
analisa um ponto sobre a linha A-B, o composto possui componentes de A e B, 
não contendo C. A distância relativa de um ponto qualquer analisado a cada um 
dos vértices, pode-se exprimir em percentagem de mistura ternária dos 
componentes A, B e C. 
 
Figura 1 – Triangulo de composições, numa representação esquemática de um diagrama 
de fases ternário (coordenadas triangulares). 
Os diagramas de equilíbrio possuem como base a regra de fases de 
Willard Gibbs. Para que um sistema se encontre em equilíbrio termodinâmico, a 
temperatura e pressão precisam estar uniformes e o potencial química ou a 
pressão de cada constituinte deverá apresentar o mesmo valor em qualquer 
ponto da fase. O diagrama é uma expressão gráfica da regra de fases: 
V + F = C + 2 
 C = número de componentes de um sistema; 
 V = número de fases presente em equilíbrio; 
 F = graus de liberdade do sistema (variância). 
 Porém, o sistema qual trabalhamos possuem pressão e 
temperatura constante, então a fórmula fica: 
V + F = C → V = C − F 
A regra das fases se aplica a estados de equilíbrio termodinâmico e não 
depende da natureza dos componentes ou da natureza e quantidade das fases 
presentes, e não contém nenhuma informação sobre a cinética reacional. 
 
2. OBJETIVO 
Construir o diagrama de equilíbrio (isotérmico-isobárico) do sistema 
água/clorofórmio/ácido acético. 
 
3. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 
Colocou-se em 5 erlenmeyer as seguintes quantidades de água e 
clorofórmio, conforme mostrado na tabela abaixo. Manteve-se todos os frascos 
tampados, devido à volatilidade do clorofórmio. 
Frasco CHCl3 (mL) H2O (mL) 
1 5 1 
2 4 2 
3 3 3 
4 2 4 
5 1 5 
 Tabela 1- composição inicial dos erlenmeyers.. 
Em seguida, adicionou-se em cada erlenmeyer o ácido acético, utilizando-
se uma bureta, até que surgisse uma única fase. Cuidou-se para manter todo o 
conjunto de erlenmeyer na mesma temperatura. Anotou-se os volumes de ácido 
acético que foram adicionados em cada erlenmeyer. 
 
3.1 MATERIAIS 
Os materiais utilizados na prática foram: 
 Erlenmeyers 
 Clorofórmio 
 Ácido acético 
 Água 
 Bureta 
 
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO 
O resultado para a determinação do sistema de equilíbrio de fases é dado 
pelos volumes de ácido acético encontrados na Tabela 2, em que foram 
adicionados ácido acético em relação a primeira tabela. 
Frasco H2O (mL) CHCl3 (mL) CH3COOH (mL) 
1 1 5 4 
2 2 4 5 
3 3 3 6,1 
4 4 2 6,2 
5 5 1 5,7 
 Tabela 2- composição dos erlenmeyers com a adição do ácido acético. 
A seguir é apresentado a Tabela 3, contendo a densidade dos três 
componentes, sendo utilizado para a construção do diagrama de líquidos 
ternários. Para que assim possa calcular a fração molar de cada componente 
dos erlenmeyer, usando a equação em sequência. 
%mi
j
= 
mi
j
Mj
 
Onde mj
i = ρiVi e M
j = mH2O
j
+ mCHCl3
j
+ mCH3COOH
j
, ou seja a massa total. 
Densidade g/cm3 
H2O 1,00 
CHCl3 1,48 
CH3COOH 1,05 
 Tabela 3 – Densidade dos compostos do erlenmeyer. 
 Onde i é o componente e j é o frasco. Foi-se então calculado a fração 
molar para cada componente e pode ser visto na tabela 4. 
Frasco %m H2O (mL) %m CHCl3 (mL) %m CH3COOH (mL) 
1 0,0794 0,5873 0,3333 
2 0,1519 0,4495 0,3986 
3 0,2167 0,3207 0,4626 
4 0,2970 0,2197 0,4833 
5 0,4011 0,1187 0,4801 
 Tabela 4 – Fração molar dos compostos do erlenmeyer. 
O gráfico do sistema de equilíbrio de líquidos ternários encontra-se em 
anexo deste relatório. 
 
5. CONCLUSÃO 
O método utilizado no procedimento experimental é o mais prático e fácil 
de ser aplicado, cuidados durante o procedimento, o erro em termos percentuais 
será baixo. Verificou-se que a linha de solubilidade da mistura não possui 
simetria, por questões de solubilidade entre o ácido acético na água e no 
clorofórmio. Consegue-se perceber que o ácido acético é mais solúvel em 
clorofórmio quando comparado as duas misturas numa mesma quantidade de 
água e de clorofórmio. Uma mistura que necessita menor volume de ácido 
acético para miscibilizá-lo totalmente quando contém uma grande quantidade de 
clorofórmio. 
 
 
 
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
DANIELS, F.; MATHEWS, J. H.; WILLIAMS, J. W.; BENDER, P. ALBERTY, R. A. Experimental 
physical chemistry. 5th ed. New York: McGraw-Hill Book Company, 1956. 
GONÇALVES, M. C.. DIAGRAMAS DE FASE TERNÁRIOS. Apontamentos 
complementares às aulas práticas de materiais cerâmicos. Ano 1994. Disponível em: 
https://fenix.tecnico.ulisboa.pt/downloadFile/3779578030027/DT.pdf. Acesso em 24 de 
abril de 2019.