Universidade Federal de Uberlândia

Faculdade de Ciências Integradas do Pontal

Graduação em Química

Físico-Química Experimental I

Prática Livre

Confecção de um diagrama de fases líquido-vapor

Profa. Dra. Elaine Kikuti

Turma de Físico-Química Experimental 1/2015.

Ituiutaba

2015

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1 RESULTADOS E DISCUSSÃO

A prática consistiu em aplicar experimentalmente os conceitos de físico-química para

a confecção de um diagrama de fases líquido-vapor. Para isso, realizaram-se cinco destilações

fracionadas com frações molares complementares de clorofórmio e acetona.

As misturas ideais ou ligeiramente afastadas da idealidade podem ser fracionadas em

seus constituintes através de uma destilação. Por outro lado, se os desvios da lei de Raoult são

suficientemente grandes para produzir um máximo ou um mínimo na curva da pressão de

vapor, um mínimo ou máximo correspondente aparecerá na curva dos pontos de ebulição.

A Tabela 1 apresenta as frações molares e volumes utilizados de clorofórmio e acetona

utilizados para a construção do diagrama de fases líquido-vapor.

Tabela 1. Volumes de acetona e clorofórmio utilizados nas destilações fracionadas.

Xa Xb Va (mL) Vb (mL)

0,0 1 0,00 50,0

0,1 0,9 4,70 45,3

0,3 0,7 14,2 35,8

0,5 0,5 24,0 26,0

0,7 0,3 34,2 15,8

0,9 0,1 44,6 5,40

1,0 0,0 50,0 0,00

Onde:

Xa = fração molar acetona

Xb = fração molar clorofórmio

Va = volume acetona

Vb = volume clorofórmio

Através das destilações realizadas, coletaram-se algumas gotas da fase líquida e da

fase vapor e foram feitas leituras de seus índices de refração em um refratômetro de bancada.

A Tabela 2 apresenta os índices de refração medidos das misturas clorofórmio/acetona com

volumes corrigidos e sua relação com a fração molar de clorofórmio necessários para a

construção da curva de calibração. As frações molares foram determinadas descontando a

massa dos balões volumétricos utilizados.

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Tabela 2. Índices de refração relacionados com a fração molar de clorofórmio necessários para a

construção da curva de calibração.

Va (mL) ma (g) Vb (mL) mb (g) na (mol) nb (mol) Xb I ref vapor

0,00 0,0000 50,0 0,0000 0,0000 1,0000 1,0000 1,446

4,70 3,6206 45,3 67,325 0,0623 0,9005 0,9005 1,438

14,2 11,116 35,8 53,381 0,1914 0,7003 0,7003 1,422

24,0 18,866 26,0 38,877 0,3248 0,5006 0,5006 1,406

34,2 26,935 15,8 23,645 0,4638 0,2993 0,2993 1,387

44,6 34,983 5,40 8,2537 0,6023 0,1030 0,1030 1,368

50,0 0,0000 0,00 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 1,360

Utilizando os dados apresentados na Tabela 2, construiu-se uma curva analítica do

índice de refração versus a fração molar de clorofórmio, sendo apresentada na Figura 1.

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0

1,36

1,38

1,40

1,42

1,44

1,46

Índic

e de

Ref

raçã

o

XB

Figura 1. Curva de calibração do índice de refração em função da fração molar de clorofórmio.

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Analisando a Figura 1, observa-se que o Índice de refração cresce linearmente com a

fração molar de clorofórmio na mistura. A curva de calibração apresentou comportamento

linear descrito por: Iref = 1,36034 + 0,0868(Xb), com coeficiente de variação relativa igual a

0,99876.

Através dos índices de refração da fase líquida e da fase vapor obtidos nas destilações,

calcularam-se as respectivas frações molares necessárias para a construção do diagrama de

fases líquido-vapor. Os dados estão apresentados na Tabela 3.

Tabela 3. Frações molares obtidas a partir da curva de calibração necessários para a construção do

diagrama de fases.

Xb Iref vapor Xb vapor Iref liquido Xb liquido Temperatura / ºC

1,0 1,446 0,9873 1,446 0,9873 58

0,9 1,440 0,9182 1,435 0,8606 59

0,7 1,422 0,7051 1,422 0,7051 60

0,5 1,407 0,5323 1,410 0,5783 61

0,3 1,383 0,2615 1,394 0,3882 59

0,1 1,370 0,1118 1,376 0,1809 57

0,0 1,360 -0,009 1,360 -0,009 58

Com os dados obtidos da Tabela 3, construiu-se o diagrama de fases da temperatura

em função da fração molar de clorofórmio, sendo apresentado na Figura 2.

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0

52

54

56

58

60

62

Tem

per

atura

/ °

C

XB

Figura 2. Diagrama de fases líquido-vapor para o sistema clorofórmio/acetona.

4

Analisando a Figura 2, nota-se que o diagrama de fases para o sistema

clorofórmio/acetona apresenta um comportamento azeotrópico, sendo um azeotropo de

máximo devido a um desvio negativo à lei de Raoult. Esse desvio indica que a pressão total

de vapor da mistura tem um valor mínimo para composições intermediárias, dessa forma,

nessa composição, conhecido como ponto azeotrópico, o ponto de ebulição será superior ao

do seus componentes quando puros ou em qualquer outra mistura. Sabe-se que no ponto

azeotrópico as composições da fase líquida e da fase vapor são exatamente as mesmas,

impossibilitando a completa separação dos constituintes da mistura através da destilação

fracionada.

2 CONCLUSÃO

A partir dos resultados obtidos, verifica-se que o que experimento foi realizado de

forma satisfatória, sendo possível analisar as composições das misturas durante uma

destilação. A confecção do diagrama de fases possibilitou identificar a formação de um

azeotropo positivo, isto é, uma mistura onde a interação das moléculas dos componentes da

mistura é mais intensa, resultando em uma temperatura de ebulição maior do que as

temperaturas de ebulição nos líquidos puros.

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REFERÊNCIAS

ATKINS, P.W. Físico Química – Fundamentos. 3ª ed. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e

Científicos, 2003. p. 162-166.

CASTELLAN, G. W. Fundamentos de Físico-Química. Livros Técnicos e Científicos

Editora Ltda., 1991. p. 331.

CONSTANTINO, M.G; SILVA, G.V.J.; DONATE, P.M. Fundamentos de Química

Experimental. 1ª Edição. São Paulo. EDUSP, 2004. p. 113.