SOLUBILIDADE MÚTUA DE LÍQUIDOS PARCIALMENTE MISCÍVEIS

IQ – INSTITUTO DE QUÍMICA

BACHARELADO EM QUÍMICA

RELATÓRIO

FÍSICO – QUÍMICA EXPERIMENTAL II

EQUILÍBRIO DE FASES: SOLUBILIDADE MÚTUA DE LÍQUIDOS PARCIALMENTE MISCÍVEIS

Goiânia, 2012

Introdução

Um sistema multicomponente é aquele que é formado por mais de um composto e o sistema binário é o nome que recebe um sistema contendo dois componentes. Em baixas concentrações, todos os líquidos apresentam a característica de miscibilidade mútua, no entanto, a concentrações mais elevadas, as características moleculares de cada líquido prevalecem e pode haver uma diferença na miscibilidade e os líquidos passam coexistir em equilíbrio. Neste caso, os líquidos são ditos parcialmente miscíveis.

A miscibilidade de dois líquidos, assim como a solubilidade de um sólido em um líquido, pode variar com a temperatura, aumentando ou diminuindo, dependendo da característica de cada componente. Em sistemas em que a miscibilidade aumenta com o aumento da temperatura, a temperatura a qual os dois líquidos passam a ser completamente miscíveis é chamada de temperatura crítica superior (TCS). Em sistemas em que a solubilidade decresce com o aumento de temperatura, a temperatura mínima que permiti a total miscibilidade é a temperatura crítica inferior (TCI). Existem ainda os sistemas que apresentam as duas temperaturas e exemplos desses comportamentos estão dados na figura 1:

Figura 1. Representações esquemáticas de diagramas de fases de líquidos de fases parciamente miscíveis que possuem a) um valor de TCS, b) TCI e c) ambos.

O comportamento dos sistemas pode ser estudado pela construção de diagramas de fases como da figura 1 e diagrama de fases binários que podem ser interpretados qualitativamente, fazendo-se uso da regra de Gibbs:

L=C-F+2

A regra das fases de Gibbs fornece o número de propriedades intensivas como temperatura, pressão, concentração de todos os componentes em cada fase, que podem ser livremente variadas sem perturbar o estado de equilíbrio do sistema que contém um número fixo de componentes, C, e um número também fixa de fases coexistentes, F que podem ser ou uma fase gasosa ou uma ou várias fases líquidas e sólidas, desde que não haja reação química.

Considerando-se uma substância pura (C =1) no equilíbrio líquido-vapor (F =2), tem-se o número de graus de liberdade dado pela equação: L = 1 - 2 + 2 = 1

Indicando que se tem apenas a possibilidade de variar somente uma propriedade intensiva. Mas, se tanto a pressão quanto a temperatura do sistema forem alteradas (L=2), C não poderá ser alterado e, assim, F deverá ser o constituinte que sofrerá alteração para que a regra seja obedecida, ou:

2=1-F+2 ou F=1

E, desse modo o sistema apresentará somente uma fase: ou a fase vapor ou a fase líquida – uma delas irá desaparecer para que seja atingido um novo estado de equilíbrio.

Para uma fase, existem 2 graus de liberdade. Assim, a pressão e a temperatura podem ser variadas sem a criação de uma nova fase. Para duas fases de equilíbrio, somente uma das duas variáveis poderá variar (ou a pressão ou a temperatura), a outra será uma variável dependente (veja o caso da pressão de vapor em função da temperatura). Se coexistirem as fases sólidas, líquida e vapor, em equilíbrio como no caso do ponto triplo, não existe nenhum grau de liberdade. Em outras, o ponto triplo de uma substancia ocorre a um par fixo de temperatura e pressão, como se sabe verdade pela prática.

Neste experimento, o sistema estudado será o sistema fenol/água e seu equilíbrio líquido/líquido. O diagrama de fases será obtido a partir da preparação de misturas com diferentes composições de ambos componentes e da determinação da temperatura de miscibilidade de cada uma delas.

Objetivo

Traças a curva de solubilidade e determinar a temperatura crítica de solução sistema fenol/água.

Materiais:

Erlenmeyer de 50 mL

Bureta

Termômetro

Placa aquecedora

Pipeta

Proveta

Béquer

Fenol

Água destilada

Parte Experimental

Etapa 1:

Em um erlenmeyer

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