Estudo de equilíbrio de fase

Experimento 6- EQUILÍBRIO DE FASES

Fase é uma palavra de origem grega que representa aparência. Assim, o número de fases em um sistema é tradicionalmente associado ao número de sistemas com diferente aparência que coexistem em uma determinada condição. Uma ou mais fases podem estar em equilíbrio em sistemas de um ou mais componentes, e a identificação do tipo de sistema que é esperado em certa condição é de grande importância para processos industriais. Uma maneira concisa de representar estas informações é através do que se chama diagrama de fases. Nestes gráficos, representa-se o número e tipo de fases em equilíbrio em um certo sistema, em função de parâmetros chamados variáveis intensivas

O estudo de equilíbrio de fase deve muito a contribuição de J.W. Gibbs, que enunciou uma regra em que se baseia toda a determinação de diagramas de fase. Enuncie e explique esta regra, aplicando-a a um diagrama de fase de sua escolha.

Este experimento versará sobre a determinação de dois diagramas de fase e da discussão das informações que podem ser obtidas a partir dele. Os sistemas a serem estudados, um binário e outro ternário, encontram-se descritos em mais detalhes a seguir. Ao término dos experimentos, espera-se que o aluno tenha clareza sobre os seguintes conceitos: condição de equilíbrio em sistemas de mais de uma fase, construção e interpretação de diagramas de fase, regra das fases de Gibbs, significado de graus de liberdade em equilíbrio de fases, utilização da regra da alavanca, entre outros.

Metodologia

1. Determinação do Equilíbrio Líquido-Líquido em um Sistema Binário

Neste experimento, determinaremos a curva de miscibilidade de uma mistura de

fenol com água, em função da temperatura.

ATENÇÃO : tome muito cuidado com o manuseio do fenol, pois este é extremamente cáustico. É obrigatório o uso de luvas e óculos durante este experimento. Em caso de contato com o fenol, lave o local imediatamente com bastante água.

O diagrama de fases do fenol será obtido a partir da preparação de misturas com diferentes composições e da determinação da temperatura de miscibilização de cada mistura. Primeiramente, adicione 4 g de fenol a um tubo de ensaio (as massas devem ser anotadas com o valor exato). Adicione, sucessivamente, água até os seguintes volumes finais (utilize uma bureta, a massa de água adicionada será obtida a partir de sua densidade): 2; 3; 4 e 6 mL. Para cada composição, aqueça o tubo em um banho-maria até que a solução esteja homogênea (sugere-se que este banho seja mantido em torno de 70-80 ºC). Remova o tubo do banho e, com um termômetro mergulhado no tubo (que pode ajudar na sua homogeinização), meça a temperatura em que se inicia a turvação. Repita esta medida pelo menos mais uma vez, obtendo resultados que devem ser ter diferenças menores que 1 ºC.

Em outro tubo de ensaio, repita os procedimentos acima partindo de 1 g de fenol e adicionando água até: 2; 3; 4 e 5 mL. Repita a operação em outro tubo, agora utilizando 0,5 g de fenol e adicionando água até: 3; 3,5 e 5 mL.