Relatorios propriedades parciais

Propriedades parciais (Sistema água-etanol)

Eduardo Felipe Gomes de Carvalho

João Victor Costa Cavalcante Dantas

Lucas de Araújo Soares Mendonça

Matheus de Souza Indio do Brasil

DEQ0519 – Termodinâmica Experimental II – Laboratório de Termodinâmica – Departamento de Engenharia Química –Universidade Federal do Rio Grande do Norte – Natal RN.

Resumo

Existem muitos processos que envolvem misturas de vários componentes, sendo que suas composições podem se modificar de acordo com as condições em que o meio se encontra. Logo, faz-se necessário o cálculo de grandezas parciais molares dentre as quais se destaca a utilizada nesta prática, o volume parcial molar, que representa a contribuição real das substâncias presentes em uma solução. A partir de dados experimentais, calculou-se o volume parcial molar real da água e do etanol e por fim comparou-os com os valores encontrados na literatura. Determinou-se também, as densidades experimentais do etanol e da água.

Introdução

As propriedades volumétricas de misturas binárias são propriedades complexas, pois elas dependem não somente de interações soluto-soluto, solvente-solvente e soluto-solvente, mas também de efeitos estruturais resultantes das acomodações intersticiais, devido a diferenças no volume molar e no volume livre entre os componentes presentes na solução. O conhecimento de várias propriedades, incluindo densidades a diferentes temperaturas, é necessário no projeto de engenharia, e para operações subsequentes. Além do mais há interesse em usar dados volumétricos para testar teorias moleculares de solução, ou modelos de solução para ampliar o entendimento sobre interações entre componentes.

Muitas aplicações da termodinâmica tratam de processos que envolvem misturas de vários componentes, sejam gasosos ou líquidos. Em virtude da composição destes sistemas se modificarem em decorrência da transferência de massa, ou da reação química, a descrição termodinâmica do sistema deve levar em conta a influência da composição nas suas propriedades assim como a temperatura e a pressão.

Há uma classe de propriedades termodinâmicas conhecidas como propriedades parciais que trazem uma relação fundamental entre propriedade para soluções homogêneas com composição variável. A definição matemática destas grandezas confere a elas todas as características das propriedades das espécies individuais, quando elas estão em solução. Em uma solução líquida de etanol e água, tem-se o volume parcial molar do etanol e o volume parcial da água na solução, e seus valores, em geral, são diferentes dos volumes molares do etanol puro e da água pura, nas mesmas condições de temperatura e pressão.

Uma propriedade parcial de fundamental importância, por causa de sua utilização nos equilíbrios de fases e de reações químicas, é o potencial químico.

O conceito de propriedade parcial molar é muito importante no estudo de sistemas homogêneos, uma vez que traduz a variação duma determinada propriedade com a temperatura, pressão e a composição de outros componentes da mistura constantes. O volume molar parcial de uma substância em uma mistura é a quantidade parcial molar mais fácil de ser visualizada e é definido como a variação do volume total da mistura quando se adiciona 1 mol desta substância à um grande excesso da mistura. Deve-se acentuar o seguinte: embora o volume parcial molar do componente i, Vi, se refira a um só dos componentes da mistura, Vi reflete a influência das interações entre i e os demais componentes da mistura. Isto é, Vi depende não só das variáveis termodinâmicas comuns mas também da natureza de todos os componentes presentes na mistura. Isso se aplica para as outras propriedades parciais molares.

Esse experimento tem como objetivo determinar os volumes parciais molares dos componentes de misturas binárias formadas por água e álcool.

Parte experimental

Oito balões volumétricos foram numerados e pesados.

 Água destilada foi adicionada nos volumes indicados na tabela 1 e os balões foram pesados novamente.

Etanol foi adicionado, mas não preenchendo totalmente a marca dos 100 mL. Os balões foram fechados e agidados vigorosamente para promover a mistura homogênea entre água e etanol. Os mesmos foram deixados em repouso por um período de 10 minutos. Após esse tempo os balões foram completados com etanol e agitados novamente.

Cada balão foi novamente pesado, e os resultados foram anotados na tabela 1.

Resultados e Discussões

Com os dados do experimento, a tabela abaixo foi montada.

Frasco	massa do balao vazio (g)	volume de água (mL)	massa do balao + água(g)	massa do balão + água + etanol	volume de etanol
1	54.5425	0	142.4225	142.4225	100
2	64.7847	10	74.4571	154.5194	90
3	67.7977	20	87.069	158.8099	80
4	51.4364	40	90.8075	144.9345	60
5	65.163	50	114.4333	160.0016	50
6	61.5967	60	120.4079	157.1711	40
7	61.6251	80	139.9937	159.0757	80
8	66.4884	100	165.9894	165.9894	0

Com os resultados desta tabela é possível montar outra tabela com os valores de fração molar, volume molar médio e volume parcial molar.