EQUILÍBRIO LÍQUIDO – VAPOR DE UM SISTEMA BINÁRIO (ACETONA-CLOROFÓRMIO)

Introdução

Equilíbrio líquido – vapor é o fenômeno que ocorre com todo o liquido quando é mantido em um sistema fechado que entrar espontaneamente em equilíbrio com o seu vapor, quando o sistema não é fechado ocorre a evaporação. Neste experimento foi utilizado misturas binárias de acetona (P.E. = 53,3oC) e CHCl3 (P.E. = 61,7oC), onde diagrama de fases de misturas binárias são mais complexas porque a composição é uma variável adicional, e quando não se comporta como uma solução ideal, os desvios da linearidade aparecem com desvios de lei de Raoult, sendo esta lei usada na pressão do vapor em equilíbrio.

Soluções reais seguem a lei de Raoult (P solução = p1*.X1 + p2*.X2...), onde p*= pressão de vapor do componente puro e X = fração molar do mesmo componente na solução. Nestas soluções as interações entre os diferentes líquidos da mistura possuem interações moleculares muito próximas daquelas existentes nos componentes puros. Mas a maioria das soluções não são ideais, neste caso e pode-se perceber um desvio positivo (quando a interação entre as moléculas dos dois líquidos é mais forte que a interação das moléculas dos componentes puros) ou um desvio negativo (quando a interação entre as moléculas dos dois líquidos é mais fraca que a interação das moléculas dos componentes puros).

Contudo, neste experimento para que fosse realizado com sucesso a metodologia aplicada foi a separação por destilação fracionada, sendo de grande importância para as práticas e experiências em laboratório.  

Metodologia

1ª Parte: Determinação do índice de refração das amostras de destilado(V) e de resíduo(R)

Com a orientação do professor foi iniciada a prática com a regularização do espelho de tal modo que a luz ambiental passasse pelo sistema do prisma e pela luneta, e o prisma opaco fique na posição horizontal. Depois, foi feita a limpeza com algodão umedecido e o seco.

2ª Parte: Determinação da pureza do clorofórmio

Foi adicionado 50,0 mL de clorofórmio puro no balão “5” e determinado o ponto de ebulição (~61,2°C). Após o esfriamento, foi retirado 2 mL destilado e rejeitado, depois retirado mais 3 mL e recolhido e vedado em um tubo de ensaio (amostra 1V). Em seguida, foi determinado o índice de refração do clorofórmio usando a técnica da 1ª Parte.

3ª Parte: Obtenção das amostras das misturas (1º trecho da curva)

Nesta etapa, foi adicionado sobre o clorofórmio restante 10 mL de acetona, e aquecido o sistema para que o ponto de ebulição fique constante. Foi retirado 2 mL destilado e rejeitado, depois de esfriado foi retirado 3 mL destilado e vedado (amostra 2V). Recolhido 3 mL do resíduo através de “8” (amostra 2R).

Em seguida, foi adicionado sucessivamente sobre a mistura mais 4 alíquotas de 10 mL de acetona, o processo foi continuado até ter atingido as suas respectivas temperaturas de ebulição e repetindo o procedimento para amostras (3V, 4V, 5V e 6V) e os 3 mL dos resíduos (3R, 4R, 5R e 6R). Após foi determinado o índice de refração das misturas usando a técnica da 1ª Parte.

4ª Parte: Determinação da pureza da acetona

Foi adicionado 50,0 mL de acetona puro no balão “5” e determinado o ponto de ebulição (~53,3°C). Após esfriado o sistema, oi retirado 2 mL destilado e rejeitado, depois retirado mais 3 mL e recolhido e vedado em um tubo de ensaio (amostra 7V). E assim, determinado o seu índice de refração.

Nesta etapa, foi adicionado sobre o acetona restante 10 mL de clorofórmio, e aquecido o sistema para que o ponto de ebulição fique constante. Foi retirado 2 mL destilado e rejeitado, depois de esfriado foi retirado 3 mL destilado e vedado (amostra 2V). Recolhido 3 mL do resíduo através de “8” (amostra 8R).

Em seguida, foi adicionado sucessivamente sobre a mistura mais 4 alíquotas de 10 mL de acetona, o processo foi continuado até ter atingido as suas respectivas temperaturas de ebulição e repetindo o procedimento para amostras (9V, 10V, 11V e 12V) e os 3 mL dos resíduos (9R, 10R, 11R e 12R). Após foi determinado o índice de refração das misturas usando a técnica da 1ª Parte.

Resultados e Discursão

Na realização da prática, após a regularização do espelho, para que fosse possível determinação o índice de refração foi necessário que a luz passasse de um meio para outro, assim a sua velocidade aumenta ou diminui devido as diferenças das estruturas atômicas das duas substâncias, ou de suas densidades ópticas ou índices de refração.

A seguir a tabela de dados obtidos na experimental, com a temperatura constante, foi possível depois de realizar com o processo de destilação fracionada e utilizar o refractómetro para a determinação do índice de refração.

Tabela 1. Resultados indice de reflação

Para determinar o ponto azeotrópico seria possível um diagrama de fase que sintetizam o equilíbrio entre as fases para sistemas ideias e para os sistemas reais obtidos empiricamente e assim pode-se analisar o processo de destilação fracionada.

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