relatorio diagramas de fases

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1	Resumo:
Foram construídos diagramas de fases a partir de sistemas binário (água/fenol) e ternário (água/tolueno/etanol), levando em conta a miscibilidade dos sistemas.
	No sistema binário, foi verificada a miscibilidade entre os líquidos em função da temperatura. Neste sistema foi determinada a temperatura com ajuda de um termômetro posicionado dentro do tubo de ensaio do sistema, onde foi realizou-se sucessivos aquecimentos e resfriamentos com intuito de determinar as temperaturas em que ocorreriam mudanças na solução. Escolheu-se alguns pontos representativos deste diagrama, os quais foram analisados a fim de se obter o máximo de informações com relação à suas propriedades.
	Utilizando o método de Gibbs e Roozemboom em sistema ternário, pôde-se acompanhar a miscibilidade da água na mistura tolueno/etanol com as respectivas variações da composição na mistura.
2	Materiais e Métodos
2.1	Materiais:
· Bureta 
· Tubos de ensaio 
· Termômetro
· Banho
· Suporte metálico (universal) com garra
· Água destilada
· Soluções de fenol, etanol e tolueno
2.2	Métodos:
Sistema Binário (fenol/água):
 	A partir de uma solução fenólica, já preparada a 95% em água, tomou-se os
volumes indicados na tabela I, com auxílio de uma bureta (50 mL). A densidade da
solução é 1,07 g/mol. A seguir, adicionou-se volumes de água diretamente da
bureta, totalizando em cada tubo 20,00 mL.
Tabela I: Volume de fenol por tubo.
	Tubo N°
	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
Ajustou-se o termômetro e o fio de cobre antes de colocá-los no tubo. Limpou-se o fio com palha de aço, a fim de eliminar resíduos que contaminassem a amostra. Agitou-se bem cada mistura, aquecendo lentamente o banho de água, até que a solução ficasse límpida (monofásica), registrando a temperatura. Logo após, deixou-se o tubo esfriar, com agitação, registrando a temperatura em que a mistura começou a se turvar (bifásica). Obteve-se o valor médio das temperaturas e construiu-se um gráfico de temperatura em função da porcentagem em massa de fenol. Considerou-se a densidade da água igual a 1,00 g/mL. Determinou-se a temperatura crítica da solução.
 
Sistema ternário (água/tolueno/etanol):
Encheu-se buretas de 25,00 mL com tolueno, etanol e água destilada. Preparou-se seis tubos de ensaio com as seguintes misturas:
Tabela II: Volume de etanol e tolueno por tubo.
	Tubo N°
	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
Adicionou-se então água destilada em cada um dos tubos, agitando vigorosamente entre as adições, até começar a turvação da mistura. Registrou-se os volumes de água usados. Nas primeiras misturas os volumes foram muito pequenos, e por isso, para os tubos 1, 2 e 3, utilizou-se pipetas graduadas para a adição de água destilada. Tabelou-se os resultados encontrados calculando as porcentagens em volume dos componentes na mistura que se turva.
Fez-se um gráfico das porcentagens de composição num gráfico triangular, método de Gibbs e Roozembool. Anotou-se a pressão e a temperatura ambiente.
3	Resultados e Discussão:
3.1	Resultados:
· Sistema Binário (fenol/água):
	Na tabela III temos os valores das temperaturas medidas durante o experimento, sendo a temperatura de transição de ida que é a temperatura de aquecimento, temperatura de volta que é referente a temperatura de resfriamento, ambas medidas em °C e suas respectivas médias. 
Tabela III: Variação das temperaturas e medias para o diagrama de fases fenol/água.
	Tubo N°
	01
	02
	03
	04
	05
	06
	07
	08
	T °C de Transição (Aquecimento)
	44
	52
	65
	69
	71
	66
	43
	35
	T °C de Transição (Resfriamento)
	40
	50
	63
	67
	67
	64
	40
	30
	Média (°C)
	42
	51
	64
	68
	69
	65
	41,5
	32,5
Na tabela IV são mostradas as porcentagens em massa de fenol e as respectivas temperaturas médias na qual o sistema se tornou homogêneo.
Tabela IV: Composição da mistura e temperatura média de homogeneização à pressão atmosférica*.
	Tubo N°
	01
	02
	03
	04
	05
	06
	07
	08
	% Fenol
	7,5
	10,0
	20,0
	30,0
	40,0
	50,0
	60,0
	70,0
	T Média (°C)
	42
	51
	64
	68
	69
	65
	42
	32,5
* patm = 707,1 mmHg
A partir dos dados contidos na tabela IV, construiu-se um gráfico da temperatura de homogeneização em função da % de fenol, mostrado na Fig. 01, onde através deste pôde-se encontrar a temperatura consoluta superior (69°C).
Figura 01 – Diagrama de fases para o sistema binário água/fenol à pressão atmosférica de 707,1 mmHg.
· Sistema ternário (água/tolueno/etanol):
Na tabela V são relacionados os valores em mL de etanol, tolueno e água em relação de miscibilidade entre tais componentes.
Tabela V: Relação de miscibilidade entre os componentes.
	Tubo N°
	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
Para a construção do diagrama de fases do sistema ternário, com o auxílio do método de Gibbs e Roozemboom, utilizou-se os valores encontrados na tabela VI, obtendo assim uma representação da região monofásica e bifásica. O diagrama está representado na Fig. 02.
	Tubo N°
	01
	02
	03
	04
	05
	06
	% Etanol
	10,7
	30,9
	49,2
	61,0
	58,9
	52,1
	% Tolueno
	87,0
	66,1
	43,5
	23,7
	5,1
	2,1
	% Água
	1,3
	2,8
	7,1
	13,2
	2,1
	45,6
Figura 02 – Diagrama de fases para o sistema ternário água-tolueno-etanol, à pressão de 707,1 mmHg.
3.2	Discussão
Sistema Binário (fenol/água):
Analisando-se o gráfico 1, têm-se a temperatura crítica de solubilidade do sistema fenol-água, temperatura a partir da qual esses dois componentes são miscíveis em qualquer concentração, que é de aproximadamente 69°C.
Acima da curva de solubilidade o sistema apresenta apenas uma fase e dois componentes, podemos assim, calcular o grau de liberdade F, através da relação: F = C – P + 2, onde, F = 2 – 1 + 2 F = 3. São 3 os graus de liberdade acima da curva de solubilidade, isso significa que são necessários tanto a temperatura quanto a composição para descrever o sistema a uma pressão constante.
Abaixo da curva de solubilidade o sistema apresenta duas fases e dois componentes, podemos assim, calcular o grau de liberdade F, através da mesma relação: 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.
Através do diagrama de fases, traçou-se uma linha em 42°C e de acordo com a regra da alavanca, foi possível encontrar as seguintes proporções: 
P = 0.40 fenol e 0.60 de água
P` = 0.075 fenol e 0.95 água 
P” = 0.60 fenol e 0.40 água 
Utilizou-se a equação da regra da alavanca para a determinação das proporções entre as massas, em que: Mα / mβ = lβ/ lα  [ 0.60 – 0.40 ] / [ 0.95 – 0.60 ] = 0,60 
Mα = 0,60 mβ
Considerando que a mistura total tenha 100g, tem se que: 
Mα + mβ = 100g 
0,60
mβ + mβ = 100 
mβ = 50g
100 – 50 = 50.00 = Mα
Na fase α tem se que: 
P` = 0,075 fenol e 0.92 água
Mα = 50.00g
Logo, M água = 46,0g
	M fenol = 4,0 g
Através disso, sabe-se que na fase α possui maior concentração de água. 
P” = 0.60 fenol e 0.40 água 
mβ = 50g
M água = 20,0g
M fenol = 30,0g
Sendo assim, na fase β tem-se maior concentração de fenol.
	
Sistema ternário (água/tolueno/etanol):
4	Conclusão:
Concluiu-se que, no sistema binário pôde ser observado que a miscibilidade entre água e fenol aumenta com o aumento da temperatura, sendo que a partir da temperatura consoluta superior tem-se total miscibilidade entre os líquidos. Variando a composição de um dos componentes, neste caso fenol, também podemos alterar o número de fases do sistema.
	Análise semelhante também pode ser feita para o sistema ternário, onde a composição de cada componente na mistura pode ser determinada em ambas as regiões, monofásica e bifásica.
	O método de diagrama de fases possibilita a visualização das possíveis interações que ocorrem nos diferentes meios, desse modo pode-se determinar o número de variáveis necessárias para descrever o sistema.
5	Referencias:
[1] RANGEL,R.N.; Práticas de Físico-Química; Ivan Rossi Editora, Volume 1, São Paulo, 1978.
[2] URQUIZA, M.; Experimentos de Físico-Química; Editorial Limusa Wiley S. A.; México, 1969.
[3] ATKINS, P. W.; Physical Chemistry; 6 ed.; Oxford University Press; EUA, 1998.
t °C	
7.4999999999999997E-2	0.1	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6	0.7	42	51	64	68	69	65	41.5	32.5