RELATÓRIO - Diagrama de Fases

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Universidade Estadual de Maringá - UEM
	 Centro de Ciências Exatas - CCE
 Departamento de Físico-Química - DQI
Relatório 
Diagrama de Fases 
Acadêmicos: 
Andressa M. Takahashi RA: 80106
Geovana Alda RA: 95204
 
Docente: Prof. Dr. Wilker Caetano 
Curso: Química - Licenciatura 
Disciplina: Físico-Química Experimental II - Turma 32 
 Maringá - PR
Ano Letivo - 2020
1. Introdução
2. Material Utilizado 
· Termômetro 
· Suporte metálico com garra
· Bureta
· Banho Maria
· Água destilada
· Amostras de fenol, tolueno e etanol
· Tubos de ensaio com rolha
3. Procedimento
3.1. Sistema binário (água/fenol)
A partir de uma solução fenólica já preparada à 95%, em água, tomar os volumes indicados na tabela abaixo, utilizando uma bureta (50 mL). 
Em seguida, completar com água, totalizando 20,00 mL.
	Tubo
	01
	02
	03
	04
	05
	06
	07
	08
	Fenol (mL)
	1,50
	2,00
	4,00
	6,00
	8,00
	10,00
	12,00
	14,00
Após montar o sistema semelhante a imagem 1, agitando bem a mistura, aquecer lentamente em banho maria, até que a solução fique límpida e anotar a temperatura. Em seguida, deixe esfriar sob agitação, até que a mistura contida no tubo ficar turva e anotar a temperatura. Fazer a média das temperaturas.
imagem 01
4.2. Sistema Ternário - (água/etanol e tolueno)
Encher três buretas de 25 mL com etanol, tolueno e água. Adicionar à seis tubos, as misturas, conforme tabela abaixo.
	Tubo
	01
	02
	03
	04
	05
	06
	Etanol
	2,5
	7,5
	13,0
	18,0
	23,0
	24,0
	Tolueno
	20,5
	16,0
	11,5
	7,0
	2,0
	1,0
Em seguida, adicione água destilada gota-a-gota, sob agitação até a mistura do tubo ficar turva e anotar o volume que foi utilizado.
4. Resultados e discussões 
4.1 - Sistema binário (fenol/água)
Para sistema Binário foi realizado toda a montagem do equipamento, em seguida inserida 8 tubos uma solução fenólica, já preparada a 95% em água, m/m, em seguida foi colocado um termômetro nos tubos para que fosse realizada a medida da variação das temperaturas.
(Imagem 2) 
Ao aquecer o frasco em banho maria no sistema montado foi inserido os 8 tubo uma de cada vez (imagem2) nota-se que em uma determinada temperatura e com agitação constante, a solução se torna límpida, o que indica que naquela temperatura os dois líquidos são miscíveis e anotou-se a temperatura de suas respectivas temperaturas do ponto de viragem. 
(Imagem 3)
Para a imagem 3 podemos verificar as duas fases formadas assim iniciou a agitação com fio de cobre conforme a imagem 4.
(imagem 4)
Em seguida com agitação constante, foi colocado em banho maria e aguardamos o ponto de viragem elevando a temperatura formar uma mistura homogênea. 
(imagem 5)
(Imagem do procedimento inicial com a mistura heterogênea)
(imagem 6) 
(imagem com ponto de viragem a com a mistura homogênea.
Ainda com a mistura homogênea (imagem 6), retirou-se o tubo do aquecimento e deixou-se a mistura resfriar lentamente. No momento em que a mistura se tornou novamente heterogênea, adquiriu as fases vistas anteriormente na imagem 3. Os valores de temperatura observados em cada etapa estão descritos na tabela abaixo, bem como os percentuais de massa de fenol que foram calculados, a partir da densidade da solução. 
Cálculo da porcentagem de massa do fenol:
V(total) - Vfenol = Vágua)
A partir dos volumes, pode-se calcular a massa do fenol e da água através da densidade. 
m = V.d
Densidade do fenol: 1,07g/mL
Densidade da água: 1g/cm3
Somou-se as massas e essa foi considerada como 100%. Dessa forma, através de uma regra de três foi possível encontrar a percentagem de massa do fenol.
Tabela 01 - Variação de temperatura e porcentagem de massa de fenol referente ao sistema binário.
	Tubo
	01
	02
	03
	04
	05
	06
	07
	08
	Temperatura de transição (ºC) (aquecimento - ida)
	44
	52
	65
	69
	71
	66
	43
	35
	Temperatura de transição (ºC) (resfriamento - volta)
	40
	50
	63
	67
	67
	64
	40
	30
	Média da temperatura (ºC)
	42
	51
	64
	68
	69
	65
	41,5
	32,5
	% de massa do fenol
	7,98
	10,62
	21,10
	31,43
	41,63
	51,6
	61,61
	71,40
Através da tabela 01, foi possível realizar a construção do diagrama de fases fenol/água representado no gráfico abaixo: 
	Tipo de variável
	Número total variáveis
	Temperatura e pressão: 2 Variáveis de composição: (em cada fase a fração molar de cada componente deve ser especificada; assim, C frações molares são necessárias para descrever uma fase; PC são necessárias para descrever/* fases): PC Número total de variáveis: 
	2
PC
PC +2
Abaixo da curva de solubilidade o sistema apresenta duas fases e dois componentes conforme procedimento mostrado acima no sistema binario formado por fenol e água, podemos assim, calcular o grau de liberdade F, através da mesma relação: F=C - P + 2 portanto , F = 2 – 2 + 2 🡪 F = 2. O grau de liberdade é 2, isso significa que é necessário a temperatura ou a composição para descrever o sistema a uma pressão constante,para o diagrama de fases de dois componentes utilizados no experimento a solução fica completamente miscível abaixo da temperatura de ebulição. 
4.2. Sistema ternário - Diagrama de Gibbs
Após a realização do experimento e o cálculo das porcentagens, os valores foram transferidos para a tabela 2 para a construção do diagrama ternário, onde foi feita a relação de miscibilidade entre os componentes.
Apartir dos dados experimentais : 
	Tubos
	1
	2
	3
	4
	5
	6
	Etanol (ml)
	2,5
	7,5
	13,0
	18,0
	23,0
	24,0
	Tolueno
(ml)
	20,5
	16,0
	11,5
	7,0
	2,0
	1,0
Foram obtidos os resultados da Tabela 02 - Variação do volume de água referente ao sistema ternário
	Tubo
	01
	02
	03
	04
	05
	06
	Etanol (mL)
	2,5
	7,5
	13,0
	18,0
	23,0
	24,0
	Tolueno (mL)
	20,5
	16,0
	11,5
	7,0
	2,0
	1,0
	Água (mL)
	0,3
	0,7
	1,9
	4,5
	14,0
	21,0
	
Ao observar o diagrama pode se observar a curva de solubilidade entre os componentes do diagrama. Se aumentarmos a temperatura, a forma e o tamanho da região de duas fases mudarão. E com isso pode-se aplicar a regra das fases, tal que: F = C – P + 2, onde, F = 3 – 2 + 2 🡪 F = 3, ou seja, o grau de liberdade para esse sistema é igual a 3. 
Em seguida, atribuindo um ponto na área em que os componentes são miscíveis, pode-se aplicar a regra da alavanca.ste, sobretudo, de líquido. Como a dedução da regra da alavanca depende apenas de um balanço de massa, ela é válida para o cálculo das quantidades relativas das duas fases presentes em qualquer região de duas fases de um sistema de dois componentes. Se o diagrama for constituído em termos de frações ponderais em lugar de frações molares, a regra da alavanca será válida e fornecerá as massas reladas duas fases, em vez dos números de moles relativo 
5. Conclusão
Concluiu-se que, para o experimento podemos observar quando adicionamos os reagentes nos tubos de ensaio e distinguir as diferenças e suas agitações no sistema de equilíbrio, energia de ativação em cada uma dos experimentos, e após os resultados conseguir diferenciar cada curva, equipamento gerar pressão em cada curva, caso os sistema não estiver em equilíbrio vamos verificar cada variação de temperatura tendo aumento da desordem e suas agregações.
Como calcular esse diagrama demonstrando a curva de equilíbrio levando em consideração as funções termodinâmicas tendo dG=VdP-SdT em uma transição de fases de líquido para vapor, sendo duas fases e tendo uma energia igual da outra. Para o sistema Binário, de dois componentes F=C-P+2, para o experimento do sistema binário liquido pode ser pressão vs composição ou temperatura ou composição portanto através do estudo da curva de solubilidade para o sistema água-fenol, pode-se determinar a região de temperatura em que se encontrará fases homogêneas ou heterogêneas formada por essa mistura e também determinar a miscibilidade entre água e fenol varia com a temperatura e com a composição em cada fase, em seguida representar os valores de temperatura ou composição que é a água e fenol se resulta para analisar a destilaçãosimples líquido-líquido , para esses 8 tubos com diferentes proporções e diferentes resultados, portanto no diagrama vamos verificar após o aquecimento a variação do gráfico , verifica seu aumento de temperatura e assim aumentando a energia, contudo irá aumentando o sistema e portanto plotar no gráfico.
6. Referências 
1. CASTELLAN,G%20%3BFundamentos%20de%20Físico%20Química.pdf
2. Físico-Química%20ATKINS.pdf