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.