UFPB - UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBACCEN - CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA NATUREZADISCIPLINA: FÍSICO-QUÍMICA IIPROFESSORA: SOCORRO BRITO

RELATÓRIO DE

FÍSICO-QUÍMICA II

AULA PRÁTICA N° 4TÍTULO: SISTEMA TERNÁRIO: ÁGUA-CLOROFÓRMIO-ÁCIDO ACÉTICO

ALUNOS: Dariston Kleber Sousa Pereira Matrícula: 10611464 Bruno Leite Ramalho Matrícula: 10611252OBJETIVO

Construir o diagrama de fases do sistema ternário água-clorofórmio-ácido acético obtendo a linha de solubilidade das misturas.

INTRODUÇÃO

Diagrama de fase ou diagrama de equilíbrio é um diagrama que ilustra o equilíbrio entre várias fases de substâncias constituintes de um sistema. Define-se fase como sendo qualquer parte fisicamente distinta e homogênea de um sistema, separada das outras partes do sistema por superfícies definidas.

O número de componentes é o menor número de constituintes químicos independentes por meio dos quais é possível expressar a fase.

O número de graus de liberdade ou variância de um sistema é o número de variáveis independentes, como temperatura, pressão e concentração, que precisam ser fixados para que a condição do sistema em equilíbrio seja completamente definida. Sistemas de grau de liberdade um, dois, três, etc., são chamados de univariante, bivariante, trivariante, etc., respectivamente.

Admitindo-se que o equilíbrio entre as fases não é influenciado pela gravidade, por forças elétricas ou magnéticas, ou por forças de superfície, mas apenas pela temperatura, pressão e concentração, a regra das fases estabelece a relação entre o número de graus de liberdade (F) do sistema, o número de componentes (C) e o de fases (P) presentes no equilíbrio, pela equação:

F = C - P + 2Para sistemas de três componentes é possível se ter 4 graus de liberdade, pois, a

temperatura, pressão e as concentrações de dois componentes podem variar independentemente. Visando a simplificação da representação gráfica das condições de equilíbrio para três componentes, o procedimento usual é considerar um sistema condensado, isto é, ignora-se a fase vapor. Assim o número de graus de liberdade se reduz a três e pode-se recorrer a um modelo tridimensional; para a representação das composições do sistema a diferentes temperaturas.

Considerando-se a temperatura constante, pode-se indicar de uma maneira simples a composição do sistema de três componentes independentes por meio de um diagrama triangular eqüilátero. Estes apresentam a propriedade de a soma das distâncias de qualquer ponto interno aos três lados ser igual à altura do triângulo. Tomando-se o comprimento da altura por unidade, e exprimindo as quantidades dos três componentes do sistema em frações relativas à unidade, torna-se possível a representação da composição de qualquer sistema por meio de um ponto no diagrama.

Para facilitar a localização dos pontos correspondentes às várias composições no diagrama triangular, a altura é dividida em dez ou mais segmentos iguais, e traça-se a cada lado uma série de segmentos paralelos. Os vértices do triângulo representam os componentes puros. Qualquer ponto interno do triângulo indica um sistema de três componentes; um ponto situado em um dos lados representa somente dois componentes à quantidade do terceiro sendo zero.

PARTE EXPERIMENTAL

Material e substâncias

10 Erlenmeyers de 250 mL providos de tampas;3 buretas de 50mL;Clorofórmio;Ácido acético glacial (99,5%);Água destilada.

Procedimento

1. Primeiramente as três buretas foram cheias com água, clorofórmio e ácido acético, cada uma com um líquido.

2. Em seguida foram colocados em cada um dos erlenmeyers os volumes de água e clorofórmio listados na tabela 1.

Tabela 1:Erlenmeyer 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Vol. Água (mL) 0,5 1,5 3 4 5 6 7 8 9 9,5

Vol. Clorofórmio (mL) 9,5 8,5 7 6 5 4 3 2 1 0,5

3. Com o auxílio da bureta, adicionou-se em cada erlenmeyer volumes de ácido acético suficientes para eliminar a turbidez e tornar a mistura completamente miscível.

4. Os volumes de ácido acético necessários para eliminar a turbidez da mistura para cada erlenmeyer estão na tabela 2.

Tabela 2:Erlenmeyer 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10Vol. HAc (mL) 4,8 6,55 8,9 9,7 10,6 10,9 11,2 9,9 7,8 4,5

TRATAMENTO DE DADOS

Obtidos os volumes do ácido acético que miscibilizaram completamente as misturas, encontrou-se as composições destas da seguinte forma:

Sabendo-se as densidades do clorofórmio (1,471 g/mL), do ácido acético (1,049 g/mL) e da água a 27°C (0,99652 g/mL), junto com os volumes dos componentes, fez-se os cálculos das massas dos componentes nas misturas, depois foram encontradas as quantidades de cada um em número de mols utilizando as massas molares das substâncias, encontrando-se em seguida as suas frações molares.

Para tais cálculos foram utilizadas as seguintes equações:

m i= vidi ni = mi/MMi nt = nH2O + nCHCl3 + nHAc X i= ni/nt

Onde:

Os valores encontrados estão na tabela 3:

Tabela 3: Composições das misturasSolução mH2O mCHCl3 mHAc nH2O nCHCl3 nHAc nt XH2O XCHCl3 XHAc

1 0,4983 13,975 5,0352 0,02767 0,11706 0,08385 0,22858 0,121 0,512 0,367

2 1,4948 12,5035 6,871 0,083 0,10474 0,11442 0,30216 0,275 0,347 0,378

3 2,9896 10,297 9,3361 0,166 0,08625 0,15547 0,40772 0,407 0,212 0,381

4 3,9861 8,826 10,1753 0,22133 0,07393 0,16945 0,46471 0,476 0,159 0,365

5 4,9826 7,355 11,1194 0,27666 0,06161 0,18517 0,52344 0,528 0,118 0,354

6 5,9791 5,884 11,4341 0,33199 0,04929 0,19041 0,57169 0,581 0,086 0,333

7 6,9756 4,413 11,7488 0,38732 0,03697 0,19565 0,61994 0,625 0,059 0,316

8 7,9722 2,942 10,3851 0,44265 0,02464 0,17294 0,64023 0,692 0,038 0,27

9 8,9687 1,471 8,1822 0,49798 0,01232 0,13626 0,64656 0,77 0,019 0,211

10 9,4669 0,7355 4,7205 0,52565 0,00616 0,07861 0,61042 0,861 0,01 0,129

GRÁFICO

A partir das frações molares dos componentes da mistura no momento em que uma certa quantidade de ácido acético miscibilizou totalmente a mistura foi construído um gráfico tricoordenado e ligando os pontos obteve-se sua linha de solubilidade na temperatura do experimento, que foi de 27°C.

A parte do gráfico que se encontra interior à curva de solubilidade é a região onde se tem duas fases em equilíbrio, uma rica em água, mas que também contém pequenas quantidades dos outros componentes dissolvidos, e outra rica em clorofórmio que também contém quantidades dissolvidas dos outros. Isso porque a água e o clorofórmio são parcialmente miscíveis, enquanto que o ácido acético é completamente miscível em cada um deles. Acima da linha de solubilidade tem-se uma região monofásica, onde os três componentes são completamente miscíveis.

CONCLUSÃO

Observando o gráfico pode-se ver que a linha de solubilidade da mistura não é simétrica. Isso por causa da diferença de solubilidade do ácido acético na água e no clorofórmio. Pode-se observar que comparando duas misturas, uma com uma grande quantidade de água e outra com essa mesma quantidade, só que de clorofórmio, a mistura que necessita menor volume de ácido acético para miscibilizá-la totalmente é a que contém uma grande quantidade de clorofórmio. Isso sugere que o ácido acético é mais solúvel em clorofórmio.

BIBLIOGRAFIA

CASTELLAN, G. W., Fundamentos da Físico-Química. Vol. 2. Livros Técnicos e Científico Editora S.A., Rio de Janeiro, 1986.

Roteiro das aulas práticas de físico-quimica II – UFPB , 2008