1 Universidade Federal de São Carlos – UFSCar Departamento de Química – DQ Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia – CCET Laboratório de Físico-química Experimento 5 – Determinação de equilíbrio de um sistema binário líquido-vapor. Nomes: Diego David da Silva Ra: 362972 Rogério Queiroz Freitas Ra: 363359 Abril/2013
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Universidade Federal de São Carlos – UFSCar
Departamento de Química – DQ
Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia – CCET
Laboratório de Físico-química
Experimento 5 – Determinação de equilíbrio de um
sistema binário líquido-vapor.
Nomes: Diego David da Silva Ra: 362972 Rogério Queiroz Freitas Ra: 363359
1. Objetivo Obter um diagrama de temperatura-composição de um sistema binário
liquido-vapor (etanol e acetato de etila), a partir da determinação da composição das fases liquida e vapor correspondentes ao equilíbrio a diferentes temperaturas.
2. Introdução Um diagrama de fase em físico-química é um tipo de gráfico que mostra as
condições de equilíbrio entre as fases termodinamicamente distintas. E nesse experimento foi obtido um gráfico de temperatura em função da composição, isto é, diagramas de fases em que as curvas mostram as composições das fases em equilíbrio em função da temperatura (a uma pressão fixa).
Figura 2.1: Diagrama temperatura-composição
Embora muitas soluções binárias tenham diagramas de fases em termos de
temperatura e composição semelhantes à versão ideal da Fig.1, em muitos casos
importantes os afastamentos são notáveis.
Durante o experimento foram utilizados alguns conceitos de suma importância
para o desenvolvimento da prática laboratorial. A primeira definição a ser destacada é
de mistura azeotrópica que consiste em um conjunto de componentes que apresentam
ponto de ebulição constante, ou seja, durante a ebulição a temperatura não se altera
comportando-se como um composto químico ou um elemento.
Foram utilizados também os conceitos como Lei de Raoult e a Regra da
Alavanca o primeiro afirma que a pressão parcial de cada componente em uma
solução ideal é dependente da pressão vapor dos componentes individuas e da fração
molar dos mesmos componentes:
P=P0X
P: é o valor do vapor do solvente P0: pressão do vapor do solvente puro
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X: fração molar do solvente.
Já a Regra da Alavanca é um método utilizado para determinar a proporção dos números de mols de duas fases que estão em equilíbrio.
nαlα=nβlβ Onde: n= são os números de mols de cada fase l= distância entre as fases
Na pratica experimental foi utilizado o refratômetro que é um aparelho óptico utilizado para medir o índice de refração de substâncias translucidas. Ao passar de um meio para o outro a luz sofre refração, assim, é possível determinar a identidade de um material desconhecido baseando-se no seu índice de refração. É possível determinar também a concentração de uma substância em outra ou ainda determinar a pureza de uma determinada substância.
3. Resultados e discussões
3.1 Curva de calibração
Os valores dos índices de refração obtidos a partir de composições conhecidas de
acetato de etila e etanol tornaram possível a construção de uma curva de calibração, a
qual será importante para estimar as frações molares dos resíduos e destilados,
obtidos em cada um dos experimentos executados nesta prática. A Tabela 3.1 ilustra
os valores dos índices de refração encontrados para as diferentes composições
acetato de etila/etanol.
Tabela 3.1 – Índices de refração para as diferentes composições acetato de etila /etanol
Tubo 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Acetato de etila / mL 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0