LABORATÓRIO DE QUÍMICA GERAL – QUI147 Ciclo II, prática VII: Equilíbrio Sólido-Líquido – Mistura Eutética

         UNIVERSIDADE FEDERAL DE JUIZ DE FORA

INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS

DEPARTAMENTO DE QUÍMICA

LABORATÓRIO DE QUÍMICA GERAL – QUI147

Ciclo II, prática VII: Equilíbrio Sólido-Líquido – Mistura Eutética

RAFAEL MEDEIROS ROCHA

JOÃO LAURINDO

BRUNO VEIGA

IVO AZEVEDO

LEONARDO AVELINO

JUIZ DE FORA

2015

RAFAEL MEDEIROS ROCHA

JOÃO LAURINDO

BRUNO VEIGA

IVO AZEVEDO

LEONARDO AVELINO

Ciclo II, prática VII: Equilíbrio Sólido-Líquido – Mistura Eutética

Relatório semanal apresentado à disciplina Laboratório de Físico-Química (QUI148B) referente ao curso de Farmácia da Universidade Federal de Juiz de Fora.

Professora: Luiz Antônio Sodré Costa

JUIZ DE FORA

2015

Sumário

1 INTRODUÇÃO        4

2 OBJETIVO        7

3 PARTE EXPERIMENTAL        7

4 PROCEDIMENTOS        

5 RESULTADOS        7

6 CONCLUSÃO        16

REFERÊNCIAS        17

        

1 INTRODUÇÃO

     Muitas soluções homogêneas de liquido são conhecidas na natureza, mas o mesmo não ocorre com os sólidos, que formam principalmente misturas heterogêneas. Essas misturas são conhecidas desde a antiguidade uma vez que o ponto de fusão de alguns metais torna-se menor quando esse metal esta misturado com outros. Se a mistura é insolúvel quando sólida, mas solúvel quando líquida, a região de transição liquido sólido merece atenção. Por isso o diagrama mostrando, dentre outras coisas, qual proporção leva ao menor ponto de fusão da mistura é importante para diversas áreas como química, metalurgia e cerâmica.

     O diagrama de equilíbrio de fases é uma representação das relações entre vários estados de uma dada substância e os efeitos que as variações de PVT exercem sobre elas. No equilíbrio sólido-líquido, é muito freqüente a existência de sistemas do tipo eutético(figura 1).

[pic 1]

Figura 01 – Diagrama de fases no equilíbrio sólido-líquido.

     Como o próprio nome indica, neste tipo de diagramas existe o chamado ponto eutético, onde a fase líquida está em equilíbrio com a fase sólida. A temperatura eutética é a temperatura mais baixa na qual pode existir líquido.

     Para a determinação deste tipo de diagramas é comum utilizar as curvas de resfriamento, que são curvas de temperatura em função do tempo, referentes a uma determinada composição do sistema.

     Fazendo a curva de resfriamento de várias proporções de uma mistura de naftaleno com difenilamina, obtêm-se gráficos semelhantes aos da Figura 1.

[pic 2]

Figura 2 – Curvas de resfriamento

      Com as curvas de resfriamento é possível fazer um gráfico da fração molar da mistura versus temperatura, obtendo-se o diagrama de fase do sistema, como mostrado na Figura 3.

[pic 3]

Figura 3 – Diagrama de fases: temperatura versus a composição de dois sólidos.

     Pelo o diagrama de fase é possível saber para uma determinada temperatura e fração molar, qual é a fase da mistura, qual a porção de líquida e qual a porção sólida do sistema e qual é o ponto eutético, i.e., a proporção em que a temperatura de fusão da mistura dos dois sólidos é menor.

     Todo sistema em equilíbrio têm-se a igualdade entre os potencias químicos entre as fases. Desta forma, em um equilíbrio sólido-líquido têm-se a igualdade dos potencias químicos de cada espécie (i) do sistema.

(1)[pic 4]

     A equação anterior pode ser representada em função da concentração (fração molar) da fase líquida.

(2)[pic 5]

    Caso o processo ocorrer a pressão constante de 1,0 bar e apresentar um comportamento ideal, a equação anterior (2) pode ser escrita em função da variação de entalpia do processo (fusão).

=(3)[pic 6][pic 7]

2 OBJETIVO

Construir o diagrama de equilíbrio de fases sólido-líquido para o sistema binário naftaleno-difenilamina.

3 PARTE EXPERIMENTAL

Reagentes e Materiais: Tubos de ensaio, termômetros, agitadores, suportes, garras, béqueres, chapa de aquecimento, cronômetros, naftaleno e difenilamina.

4 PROCEDIMENTOS

4.1 Aqueceram-se as amostras em um banho de água, a aproximadamente 90°C agitando regularmente a mistura até a fusão completa.

4.2 Foram retirados os tubos do aquecimento e colocados em um suporte. Sob agitação, foram lidas e anotadas a temperatura da mistura de 30 em 30 segundos. Continuou-se o procedimento por 2 a 3 minutos após a solidificação completa das amostras.

4.3 Repetiram-se os procedimentos anteriores para as demais amostras.

4.4 Foram construídas as curvas de resfriamento das amostras.

4.5 Construiu-se o diagrama de fase da mistura.

4.6 Foram determinadas partir do diagrama a temperatura de fusão e a composição do ponto eutético da mistura.

5 RESULTADOS

A seguir gráficos(temperatura/tempo) plotados de cada amostra:[pic 8]

Amostra (1)

[pic 9]

Amostra (2)

[pic 10]

Amostra (3)

[pic 11]

Amostra (4)

[pic 12]

Amostra (5)

[pic 13]

Amostra(6)

[pic 14]

Amostra(7)

[pic 15]

Amostra (8)

    Posteriormente foi extraídos de todos os gráficos as suas respectivas Temperatura de fusão, e do gráfico Amostra (2) a Amostra (7) foram extraídos também suas temperaturas de patamar. Todos esses dados se encontra na quadro (2).

    Foi calculado a fração molar do naftaleno em suas misturas (amostra (2) a amostra (7) ) com Difenilamina, primeiramente calculando o número de mols em cada amostra, depois por comparação com amostra (1), chegando a cada fração molar. Dados obtidos do quadro (1).