Determinação de volumes molares parciais a partir de medidas de densidade

UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA

FACULDADE DE CIÊNCIAS INTEGRADAS DO PONTAL

CURSO DE GRADUAÇÃO EM QUÍMICA

Determinação de volumes molares parciais a partir de medidas de densidade

Professora Dra. Rosana Maria Nascimento de Assunção

Alunas: Cleidiane Aparecida Araújo

Giovana Jabur Teixeira

Priscilla Apda Venâncio T. Costa

ITUIUTABA

ABRIL/2019

1 INTRODUÇÃO

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

Entre essas aplicações, há uma classe de propriedades conhecidas como propriedades parciais, que trazem uma relação fundamental entre propriedade para soluções homogêneas com composição variável. Se observarmos uma solução liquida de etanol e água poderíamos verificar a diferença dos seus volumes parciais molares dos componentes puros com relação aos mesmos componentes em solução, nas mesmas condições de temperatura e pressão.

O volume molar é definido como o volume ocupado por 1 mol de uma substância pura. Por exemplo, o volume molar da água pura é 18 cm3 /mol, conforme mostrado no cálculo abaixo:

 𝑉𝑚(𝐻2𝑂) = 𝑉 𝑛 = 𝑚 𝜌 . 𝑀𝑀 𝑚 = 18 ( 𝑔 𝑚𝑜𝑙) 1 ( 𝑔 𝑐𝑚3 ) = 18 ( 𝑐𝑚3 𝑚𝑜𝑙), onde 𝜌 = 𝑚 𝑉 𝑒 𝑛 = 𝑚 𝑀𝑀 

Assim, quando se adiciona 1 mol de água num grande volume de água pura, há um aumento de 18 cm3 no volume total. Porém, quando se adiciona 18 cm3 de água (1 mol) a um grande volume de etanol puro, o aumento do volume total da mistura é de apenas 14 cm3 . Isso ocorre porque o volume ocupado pelas moléculas de água adicionada nos dois casos depende das interações com as moléculas da mistura.

2. OBJETIVO

Determinar os volumes molares parciais dos componentes de uma mistura binária de etanol e água.

3. REAGENTES, VIDRARIAS E EQUIPAMENTOS.

- 09 balões volumétricos de 25,0 mL.

- 02 buretas de 25,0 mL.

- 01 termômetro (menor divisão da escala: 0,010C) .

- 01 picnômetro de volume nominal 10,0 mL.

- Acetona grau técnico para secagem.

- Etanol absoluto.

- Água destilada.

- Balança analítica.

4. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

a)         Calculou-se inicialmente o volume aproximado de água necessário para o preparo das soluções especificadas na tabela 1. Em seguida, calculou-se o volume de água considerando as frações molares utilizando-se a Equação (1), a massa molar e a densidade dos componentes A (água) e B (etanol) através da formula (2):

[pic 1](1)

Posteriormente, calculou-se o volume de etanol a ser adicionado em cada balão, através da formula:

[pic 2](2)

Após os cálculos, obtiveram-se os dados necessários para o preenchimento da tabela 2, para inicio do experimento.

b)         i)Após os cálculos de todos os volumes a serem adicionados, iniciou-se o experimento limpando e secando o interior e o exterior de 9 balões volumétricos e suas respectivas tampas. Numeraram-se os balões de acordo com a numeração da tabela. Pesou-se cada balão individualmente, obtendo-se as seguintes massas.

Balão 1: 16,191 g

Balão 2: 25,582 g

Balão 3: 27,710 g

Balão 4: 24,849 g

Balão 5: 24,918 g

Balão 6: 25,955 g

Balão 7: 26,109 g

Balão 8: 24,931 g

Balão9: 27,202 g

ii) Adicionou-se a quantidade de água calculada de XB da tabela 1 de acordo com os respectivos balões numerados. Pesou-se novamente os balões volumétricos com a água juntamente com a tampa. Adicionou-se nos balões o volume de etanol calculado de XA da tabela 1 e pesou-se novamente o balão com a tampa. O procedimento foi realizado para todos os 9 balões. Após as pesagens, mantiveram-se os balões com as tampas fechadas.

Após a pesagem dos balões, obtiveram-se as informações necessárias para os cálculos das frações molares exatas, e em seguida o preenchimento da tabela 3.

c) Cálculo da densidade dos componentes puros.

Procedimento para o uso do picnômetro

Mediu-se a massa do picnômetro seco e anotou-se. Preencheu-se o picnômetro com água até a marca e mediu-se o peso novamente. Anotou-se a massa e a temperatura. Após a realização da medida, limpou-se e secou-se o picnômetro com acetona para secar o mesmo e dar sequencias nas demais medições.

Determinou-se o volume exato do pcnômetro a partir dos valores de densidade da água em função da temperatura apresentados na tabela 4:

Tabela 1. Densidade da água a diferentes temperaturas[pic 3]

Posteriormente determinaram-se as densidades dos componentes puros e das soluções conforme o procedimento descrito anteriormente, sabendo-se o valor do volume calibrado do pcnômetro, possibilitou-se através dos cálculos preencherem a tabela 4 com os resultados obtidos:

5 RESULTADOS E DISCUSSÕES

        

        Os dados obtidos na tabela 2, foram cálculos teóricos utilizando a equação 1, para a determinação do volume de água e a equação 2 para a determinação do volume de etanol.