EQUILÍBRIO LÍQUIDO – VAPOR DE UM SISTEMA BINÁRIO (ACETONA-CLOROFÓRMIO)

Universidade Federal de Pernambuco

Centro de Ciências Exatas e da Natureza

Departamento de Química Fundamental

EXPERIMENTOS EM FÍSICO-QUÍMICA

EXPERIMENTO Nº: 1

EQUILÍBRIO LÍQUIDO-VAPOR DE UM SISTEMA BINÁRIO (ACETONA – CLOROFÓRMIO)

ALUNO: Géssica Karla de Queiroz

PROFESSOR:

Recife

2016

1. INTRODUÇÃO

A fase de uma substância é uma forma de matéria homogênea com relação a sua composição química e ao estado físico. Uma transição de fase é uma conversão espontânea de uma fase em outra. Tal conversão ocorre a uma temperatura específica para cada matéria, em uma dada pressão.[1]

Uma transição prevista pela termodinâmica como espontânea pode ocorrer muito lentamente para ter qualquer significado prático. [1]

Nos gases e nos líquidos, a mobilidade das moléculas permite que as transições de fase ocorram rapidamente. As fases instáveis que não se alteram devido ao impedimento cinético são chamadas de fases metastáveis. Um bom exemplo disso, é o diamante; ele é a fase metastável do carbono em condições ambientes, pois as transformações em sua estrutura ocorre tão lentamente que é impossível determinar sua cinética. [1]

Um diagrama de fases de uma substância mostra pontos (de pressão e de temperatura) onde as fases são termodinamicamente estáveis. No diagrama de fases as curvas que separam esses pontos são chamadas de curvas de equilíbrio, e estas mostram os pontos onde há coexistência de suas ou mais fases. [1]

Cada solução tem um ponto de ebulição especifico. No caso de misturas binárias, esse ponto é uma função da fração de cada componente da mistura. Então é possível relacionar em um gráfico, a fração molar versus o ponto de ebulição da mistura. [2]

Em uma solução ideal pode-se observar que à medida que a fração molar de um componente volátil aumenta, o ponto de ebulição diminui; quando a fração molar do componente menos volátil aumenta, o ponto de ebulição também aumenta. [2]

1. OBJETIVO

- Medir o ponto de ebulição de várias misturas de acetona e CHCl3

- Determinar a composição do vapor em equilíbrio com o líquido e desenhar o diagrama de fases temperatura-composição

- Examinar a possibilidade de separar os componentes puros por destilação fracionada.

2. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

 2.1 Materiais e Reagentes

1. Sistema de destilação;
2. Termômetro (0º a 100º C);
3. Manta de aquecimento;
4. Refratômetro de Abbé;
5. Tubos de ensaio (1x7 cm) com rolhas;
6. Pipetas de Pateur, de 5 mL e de 10 mL;
7. 150 mL de acetona;
8. 250 mL de CHCl3;
9. Béqueres.

2.2 Procedimento Experimental

• 1ª PARTE: Determinação do índice de refração (I.R.) das amostras de destilado (V) e resíduo (R):

• Regulou-se o refratômetro de Abbé de modo que a luz ambiente refletida pelo espelho passasse pelo prisma e pela luneta;
• Limpou-se o prisma opaco com papel macio e álcool metílico;
• Colocaram-se 3 gotas do líquido problema sobre o prisma (sem a pipeta encostar no prisma);
• Ajustaram-se as fases escura e clara de modo que a fronteira entre elas passasse no meio do X do prisma, utilizando o botão de ajuste grosso;
• Regulou-se a nitidez das fases escura e clara através do botão de ajuste fino;
• Leu-se o índice de refração (I.R.) na luneta.

• 2ª PARTE: Determinação da pureza do clorofórmio (CHCl3):

• Determinou-se o I.R. do CHCl3 como descrito na etapa 1 e registrou-se;
• Adicionaram-se 50 mL de CHCl3 puro no balão de destilação e determinou-se seu P.E.;
• Rejeitaram-se os primeiros 2 mL de destilado;
• Recolheram-se os 3 mL seguintes em tubo de ensaio e arrolhou-o bem (AMOSTRA 1V);
• Determinou-se seu I.R..

• 3ª PARTE: Obtenção das amostras das misturas (1º trecho da curva):

• Adicionaram-se 10 mL de acetona sobre o CHCl3 restante;
• Aqueceu-se o sistema até a temperatura de ebulição manter-se constante;
• Descartaram-se os primeiros 2 mL de destilado;
• Recolheram-se os 3 mL seguintes em tubo de ensaio e o arrolhou bem (AMOSTRA 2V);
• Deixou-se a mistura esfriar e recolheram-se 3 mL de resíduo do balão (AMOSTRA 2R);
• Foram adicionados 4 vezes alíquotas de 10 mL de acetona e a cada alíquota repetiu-se o processo anterior de descarte dos primeiros 2 mL de destilado e recolha dos 3 mL seguintes (AMOSTRAS 3V; 4V; 5V e 6V), de espera para a mistura esfriar e recolha dos resíduos (AMOSTRAS 3R; 4R; 5R e 6R);
• Em seguida, os índices de refração de cada amostra foram determinados e anotados.

• 4ª PARTE: Determinação da pureza da acetona:

• Determinou-se o I.R. da acetona (AMOSTRA 7R) e anotou-se;
• Adicionou-se 50 mL de acetona no balão de destilação e determinou-se seu P.E.;
• Os 2 primeiros mL de destilado foram rejeitados e os 3 mL seguintes recolhidos em tubo de ensaio arrolhado (AMOSTRA 7V);
• Seu I.R. foi determinado;

• 5ª PARTE: Obtenção das amostras das misturas:

• Adicionou-se sobre a acetona restante no balão 10 mL d CH3Cl;
• Aqueceu-se o sistema até a temperatura de ebulição permanecer constante;
• Rejeitaram-se os 2 mL destilado e recolheram-se os 3 mL seguintes (AMOSTRA 8V);
• Deixou-se a mistura esfriar e recolheram-se 3 mL do resíduo (AMOSTRA 8R);
• Foram adicionados sucessivamente 4 alíquotas de 10 mL de CH3Cl;
• Repetiu-se o processo anterior para cada alíquota, onde os primeiros 2 mL foram rejeitados e os 3 mL seguintes recolhidos (AMOSTRAS 9V, 10V, 11V, e 12V). Os resíduos também foram recolhidos para cada alíquota adicionada (AMOSTRAS 9R, 10R, 11R, e 12R);
• Determinaram-se os I.R.’s das misturas e registraram-se os valores.

3. RESULTADOS E DISCUSSÃO.

Na prática foram analisadas misturas de clorofórmio e de acetona. Foram analisados também estes compostos individualmente. Essas análises foram feitas com diversas amostras onde foram medidas suas temperaturas de ebulição e seus índices de refração (I.R.). Os valores para as análises realizadas encontram-se elencadas na tabela 1.

Tabela 1: Volumes de clorofórmio e acetona das misturas; temperaturas de ebulição das misturas e índices de refração das amostras e resíduos.
Amostra	Clorofórmio (mL)	Acetona (mL)	Temperatura de Ebulição das misturas (ºC)	Índices de Refração/η
Resíduo (R)	Destilado (V)
1	50	0	61	1,569	1,570
2	-	10	64	1,571	1,571
3	-	10	62	1,570	1,573
4	-	10	61	1,571	1,571
5	-	10	60	1,568	1,571
6	-	10	58	1,571	1,569
7	0	50	56		1,569
8	10	-	59	1,572	1,570
9	10	-	60	1,570	1,571
10	10	-	64	1,570	1,572
11	10	-	64	1,571	1,573
12	10	-	64	1,571	1,570

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