Diagrama de Fases Mistura Azeotrópica

[pic 1]

DIAGRAMA DE FASES MISTURAS AZEOTRÓPICAS:

 EQUILÍBRIO LÍQUIDO-VAPOR

Ana Carolina Rodrigues Mateus

Instituto de Química

Físico Química Experimental 2

Goiânia-GO, 2022

RESULTADOS E DISCUSSÕES 

As misturas ideais ou ligeiramente afastadas da idealidade podem ser fracinadas em seus constituintes mediante uma destilação. Por outro lado, se as soluções apresentam um desvio significativo da lei de Raoult, assim, são ditas como soluções não ideias, e estas misturas, não podem ser completamente separadas em seus constituintes por destilação fracionada. Podemos mostrar que se a curva da pressão de vapor possuir um máximo ou um mínimo, então, neste ponto, as curvas de líquido e de vapor serão tangentes, e portanto, o líquido e o vapor deverão ter a mesma posição. A esse sitema correspondente à pressão de vapor máxima ou mínima é denominada mistura azeotrópica (CASTELLAN. G.W, 1986).

Um exemplo de mistura azeotrópica, que é o experimento em estudo, é o sistema ciclohexano/isopropanol, que vão ser caracterizadas através do diagrama de fases desse equilíbrio líquido-vapor. Os diagramas de fases líquido-vapor são formados por duas curvas, a do líquido e a do vapor. Para o procedimento de construção do diagrama da mistura ciclohexano/isopropanol foi medido a temperatura de ebulição de cada fração e o índice de refração do resíduo [líquido] e do destilado [vapor], como apresentados na Tabela 1 abaixo.[pic 2][pic 3][pic 4]

Tabela 1: dados de temperatura de ebulição e índicies de refração do sistema ciclohexano/isopropanol.

Etapa	[pic 5]	[pic 6]	[pic 7]
1	71,4	1,4220	1,4180
66,8	1,4225	1,4121
64,6	1,4203	1,4096
63,6	1,4168	1,4069
62,1	1,4110	1,4071
2	80,8	1,3767	1,3838
75,8	1,3798	1,3936
72,5	1,3836	1,3986
71,5	1,3889	1,4011
68,2	1,3943	1,4031

A partir dessa Tabela 1, com os valores dos índices de refração, é possível atribuir os valores na equação da reta da curva de calibração, de índice de refração em função da composição, e com isso, é possível determinar a composição das frações molares de ciclohexano  tanto do resíduo quanto do destilado.[pic 8]

 A curva de calibração do índice de refração em função da fração molar do ciclohexano deu equação da reta, apresentada abaixo (equação 1), e será utilizada para calcular a fração molar do resíduo  e fração molar do destilado , apresentadas na Tabela 2.[pic 9][pic 10]

            E.Q.1[pic 11]

Tabela 2: dados de temperatura de ebulição, índice de refração e fração molar de ciclohexano das misturas com diferentes composições de ciclohexano e isopropanol.

Etapa	[pic 12]	[pic 13]	[pic 14]	[pic 15]	[pic 16]
1	71,4	1,4220	0,97	1,4180	0,88
66,8	1,4225	0,98	1,4121	0,76
64,6	1,4203	0,93	1,4096	0,71
63,6	1,4168	0,86	1,4069	0,65
62,1	1,4110	0,74	1,4071	0,66
75,0	-	1,00	-	1,00
2	80,8	1,3767	0,03	1,3838	0,18
75,8	1,3798	0,10	1,3936	0,38
72,5	1,3836	0,17	1,3986	0,48
71,5	1,3889	0,28	1,4011	0,54
68,2	1,3943	0,39	1,4031	0,58
	84,5	-	0,00	-	0,00

Legenda: Na temperatura de 75,0 °C têm-se ciclohexano puro e na temperatura de 84,5 °C têm-se isopropanol puro.

        A partir dos dados da Tabela 2 foi possível então, construir o digrama de fases líquido-vapor da mistura azeótropica, onde se tem a temperatura de ebulição em função da fração molar do ciclohexano na fração do destilado e do resíduo, mostrado no gráfico da Figura 1.