Aula_diagrama_fases_liquido_liquido

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EQUILÍBRIO ENTRE EQUILÍBRIO ENTRE 
FASES CONDENSADASFASES CONDENSADAS
DIAGRAMAS DE FASES DIAGRAMAS DE FASES 
UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO
INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E BIOLÓGICAS
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
DIAGRAMAS DE FASES DIAGRAMAS DE FASES 
LÍQUIDOLÍQUIDO--LÍQUIDOLÍQUIDO
Data: 21/09/2010 
Equilíbrio entre fase Condensadas
a) Miscíveis em qualquer composição. Ex. Benzeno / Tolueno 
b) Imiscível. Ex. Água / Nitrobenzeno
c) Parcialmente Miscível. Ex. Água / Fenol 
'"
''""
al
lala =
TCS -
1 Fase 
T
A B
Camada L1: 
solução saturada 
de B em A
Camada L2: 
solução saturada 
de A em B
Temperatura 
Consoluta Superior
Diagrama de fases líquido-líquido
"
'
'
"
a
a
l
l
=
0 1
290 K -
273 K -
A B C D E 
l’ l” 
a’ a” 
0,2 0,4 0,6 0,8
2 Fases (L1 + L2)
Soluções Conjugadas
L1
L2
χχχχB
a’ = fração molar de
B na camada l’
a” = fração molar de
B na camada l”
Exemplo: Interpretando o Diagrama de fase Líquido-Líquido
Uma mistura de 0,59 mol hexano e de 0,41 mol de nitrobenzeno foi preparada a
290 K.
a) Quais são as composições das camadas;
b) Qual a proporção entre as camadas L1 e L2;
c) Em qual temperatura a amostra deve ser aquecida para obter uma única fase?
d) Qual o número de mols de nitrobenzeno em cada uma das camadas?
e) Qual o número de mols de hexano em cada uma das camadas?
Resolução:
290 K -
1 Fase 
T
l’ l” a’ a” 
A� Hexano
B� Nitrobenzeno
χB = 0,41
T = 290 k
Região de duas fases
a) Quais são as composições
das camadas:
Linha horizontal corta χB = 0,37 e
χB = 0,83
L
293 K -
0 1
χχχχ nitrobenzeno
273 K -
0,2 0,4 0,6 0,8
Assim:
Na camada L1, constituída de
uma solução de hexano saturada
com nitrobenzeno, a composição
é de 37 % de nitrobenzeno e
63 % de hexano.
Na camada L2, constituída de
uma solução nitrobenzeno
saturada com hexano, a
composição é de 83 % de
nitrobenzeno e 17 % de hexano.
2 Fases
L1 + L2
L1 L2
A B
'
''
0,83 0,41 0,42
11
0,41 0,37 0,04
l
l
−
= = =
−
290 K -
1 Fase 
T
l’ l” 
a’ a” 
L
293 K -
b) Qual a proporção entre as
camadas L1 e L2:
"11' ll =
Assim, a camada L1, rica em
nitrobenzeno, é 11 vezes mais
abundante que a camada L ,
c) Em qual temperatura a
amostra deve ser aquecida
para obter uma única fase?
Aquecendo a 290 K cai na região
de 1 fase. A partir dessa
temperatura, nitrobenzeno e
hexano se misturam em todas as
proporções.
0 1
χχχχ nitrobenzeno
273 K -
0,2 0,4 0,6 0,8
2 Fases
L1 + L2
L1 L2
A B
A
abundante que a camada L2,
rica em hexano.
290 K -
1 Fase 
T
l’ l” a’ a” 
L
293 K -
d) Qual o número de mols de
nitrobenzeno em cada
uma das camadas?
L1 = 11 L2
nL1 + nL2 = 1 mol
11nL2 + nL2 = 1 mol
nL2 = 1 mol / 12
nL2 = 0,0833 mol
nL1 = 0,917 mol
0 1
χχχχ nitrobenzeno
273 K -
0,2 0,4 0,6 0,8
2 Fases
L1 + L2
L1 L2
A B
A
No de mols de nitrobenzeno na camada
L1:
nnitrobenzenoL1 = nL1 x 0,37
nnitrobenzenoL1 = 0,917 mol x 0,37
nnitrobenzenoL1 = 0,339 mol
No de mols de nitrobenzeno na camada
L2:
nnitrobenzenoL2 = nL2 x 0,83
nnitrobenzenoL2 = 0,0833 mol x 0,83
nnitrobenzenoL2 = 0, 069 mol
290 K -
1 Fase 
T
l’ l” a’ a” 
L
293 K -
e) Qual o número de mols de
hexano em cada uma das
camadas?
L1 = 11 L2
nL1 + nL2 = 1 mol
11nL2 + nL2 = 1 mol
nL2 = 1 mol / 12
nL2 = 0,0833 mol
nL1 = 0,917 mol
0 1
χχχχ nitrobenzeno
273 K -
0,2 0,4 0,6 0,8
2 Fases
L1 + L2
L1 L2
A B
A
No de mols de hexano na camada L1:
nhexanoL1 = nL1 x 0,63
nhexanoL1 = 0,917 mol x 0,63
nhexanoL1 = 0,58 mol
No de mols de hexano na camada L2:
nhexanoL2 = nL2 x 0,17
nhexanoL2 = 0,0833 mol x 0,17
nhexanoL2 = 0, 014 mol
Temperatura Consoluta Inferior (Tci)
↑ Solubilidade ↑ Solubilidade 
↓T
Tcs
Temperatura Consoluta Inferior (Tci) e Temperatura
Consoluta Superior (Tcs)
Tci
Destilação de Líquidos Parcialmente Miscíveis
Líquidos tornam-se totalmente
miscíveis antes de ocorrer a ebulição
Destilação de Líquidos Parcialmente Miscíveis
Ebulição ocorre antes da solubilização
entre os dois líquidos ser completa
e1
e2
e3
T (K)
Vapor ( 1 fase)
b1
a2
L +V L +V 
c1
392 -
370 -
a1� Região de uma fase.
quando aquecida, ferve a
370 K (a2) forma o vapor com
composição b1.
O vapor torna-se mais rico em
B.
Quando resfriado até
b (320 K), ocorre separação
A BχB
b2
b3
a1
L1 + L2
Líquido (2 Fases)
L1 +V L2 +V 
L1
L2
c2
c3
b’3
b”3
298 -
340 -
320 -
b3 (320 K), ocorre separação
de fases, e as composições das
soluções conjugadas passam a
ser b’3 e b”3.
No ponto c2, existe a formação
de uma mistura azeotrópica.
T (K)
Vapor ( 1 fase)
b1
a2c1
392 -
370 -
O ponto a1 está na região
monofásica
A 370 K, a solução atinge o
ponto a2, e começa a entrar em
ebulição, formando os primeiros
traços de vapor, de composição
b1 = 0,70
A 340 K a amostra consiste de
Descreva as modificações que ocorrem quando uma mistura com a composição
χB = 0,95 (ponto a1) entra em ebulição e o vapor é resfriado
0,70 0,95
A BχχχχB
b2
b3 a1
L1 + L2
Líquido (2 Fases)
L1 +V 
L2 +V 
L1
L2
c2
c3b’3
b”3
298 -
340 -
320 -
A 340 K a amostra consiste de
3 fases, o vapor e duas fases
líquidas, uma de composição
χχχχB =0,20 e a outra de composição
χχχχB = 0,75.
O ponto c2 é o ponto onde ocorre
a formação da mistura
azeotrópica. Nessa composição
ocorre a vaporização ou a
condensação sem mudança de
composição da mistura
b’2 b”20,20 0,75
T (K)
Vapor (1 fase)
b1
a2
L +V 
c1
392 -
370 -
Obs.: p = cte
F’ = C – P + 1
Posterior resfriamento leva o
sistema a região de 2 fases. A
320 K a composição do ponto
b3 é dada por b’3 e b”3, sendo
iguais a 0,10 e 0,88,
respectivamente.
0,70 0,95
A B
b2
b3
a1
L1 + L2
Líquido (2 Fases)
L1 +V 
L2 +V 
L1
L2c2
c3b’3 b”3
298 -
340 -
320 -
F’ = C – P + 1
F’ = 3 - p
Quando:
P = 1 →→→→ F’= 2 
P = 2 →→→→ F’ = 1
P = 3 →→→→ F’ = 0
χχχχB
b’2 b”20,20 0,75
0,10 0,88
Referências Bibliográficas
1. P. W. Atkins, J. Paula, Físico-Química Vol. 1, LTC Editora, Oitava
Edição, Rio de Janeiro, 2008.