Equilibrio liquido vapor
Por: lucas_2014 • 16/5/2017 • Trabalho acadêmico • 2.039 Palavras (9 Páginas) • 538 Visualizações
Sumário
1. Objetivos 1
2. Introdução 2
3. Metodologia 4
3.1. Materiais e Reagentes 4
3.2. Procedimento Experimental 4
4. Resultados e Discussão 5
5. Conclusão 12
6. Referências Bibliográficas 13
1. Objetivos
O objetivo principal deste experimento é medir as composições em equilíbrio líquido-vapor para uma mistura binária em pressão constante. Os objetivos secundários são:
- utilizar uma coluna de fracionamento (destilação);
- obter na literatura modelos teóricos para o equilíbrio líquido-vapor do sistema estudado;
- coletar e discutir os dados de equilíbrio líquido-vapor, comparando com os valores teóricos.
2. Introdução
Uma substância pura e líquida à pressão constante é aquecida e sua temperatura é aumentada até o ponto de ebulição onde ela estaciona até a total transformação do estado líquido para o gasoso. Analogamente, se a fase da substância pura for vapor, uma vez diminuída a temperatura até o ponto de condensação, ela se estacionará e ocorrerá a mudança da fase do vapor para a fase líquida.
Entretanto, quando se considera uma mistura binária há duas substâncias líquidas diferentes com pontos de ebulição diferentes. Aquecendo esta mistura, mantendo a pressão constante, haverá o momento em que formará a primeira bolha de vapor. Este instante é conhecido como ponto ou temperatura de bolha. Se forem substâncias no estado de vapor, a primeira gota do líquido será conhecida como ponto ou temperatura de orvalho (Figura 1). Este comportamento permite a separação de misturas através do equilíbrio líquido-vapor.
[pic 1]
Figura 1: Diagrama temperatura-composição para uma mistura binária de líquidos voláteis.
A Figura 1 mostra uma linha de amarração que é uma linha que une as duas fases (líquido e vapor) que estão em equilíbrio.
Entre os processos de separação pode-se citar: a destilação, o arraste por vapor, o processo de “Flash”, a adsorção, entre outros.
Dentre estes processos, o mais comum na área química é a destilação. Resumidamente é um processo onde ocorre sequencialmente a ebulição da mistura e a condensação dos vapores formados, o que acaba por separar os componentes mais voláteis no topo da coluna de destilação (Figura 2).
[pic 2]
Figura 2: Coluna de destilação
O balão é o local onde o calor é cedido para gerar a fase vapor que sobe pela coluna de bandejas. Nesta coluna, que é composta de discos perfurados, o vapor borbulha através do líquido. O condensador gera a fase líquida que desce pela coluna sobre os pratos. Neste movimento em sentido contrário trocam massa e mudam a sua composição. Os “TI” são termômetros para medir a temperatura em vários pontos da coluna.
3. Metodologia
3.1. Materiais e reagentes
- coluna de destilação;
- termopares ( ±0,1 °C);
- bureta de 25 mL;
- indicador fenolftaleína;
- solução de NaOH padronizada;
- funil simples de vidro;
- erlenmeyer de 250 mL;
- balança semi analítica;
- Ácido Acético;
- Água destilada.
3.2. Procedimento Experimental
O experimento iniciou-se com a operação da coluna de destilação em condição de equilíbrio termodinâmico.
Coletou-se amostras nos pontos de amostragem, identificando o número e a temperatura do estágio de separação.
Determinou-se a composição das amostras coletadas através de titulometria de neutralização ácido-base.
4. Resultados e Discussões
Os resultados obtidos estarão em função da temperatura de ebulição (equilíbrio) e da composição de ácido acético.
As temperaturas de ebulição dos componentes puros são:
[pic 3]
Para determinar a quantidade de ácido acético presente na amostra foi realizada titulação com NaOH 1,016 mol/L, assim a quantidade de ácido é definida pela seguinte fórmula:
[pic 4] (1)
[pic 5] (2)
A massa de água presente na amostra é calculada como:
[pic 6] (3)
Os resultados obtidos são apresentados da Tabela 1. Nas temperaturas aferidas dos termopares foi adicionado 2,2°C de variação de temperatura, tendo em vista que estas estavam fora da faixa de temperatura de ebulição componente A (mais volátil, água) e B (menos volátil, ácido acético), ocasionando em erros na composição das frações molares dos componentes. Isto deve-se a falta de isolamento térmico do sistema.
Tabela 1 - Resultados Experimentais | ||||||||||||||||||||||||||||
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Observa-se que na Tabela 1 a proporção do componente A (água) na fração líquida (XA) no prato 3, está próximo de 1, ou seja, na temperatura a qual a água entra em ebulição.
Como critério de comparação dos resultados, utilizou-se a Equação de Antoine com as constantes para a água e ácido acético, apresentadas por MENDEZ, 2011 (apud Yaws & Yang, 1989), empregando-se a faixa de temperatura experimental:
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