Diagrama De Fases Ternário De Poli(etileno Glicol) (PEG), Citrato E água.

1) Assunto

Diagrama de fases ternário de poli(etileno glicol) (PEG), citrato e água.

2) Objetivo

O objetivo principal deste experimento é construir um diagrama de fases ternário para poli(etileno glicol) (PEG), citrato e água a temperatura ambiente a partir da determinação quantitativa da parcela de PEG uma vez conhecida as concentrações dos outros dois componentes.

3) Introdução

Para entendermos a importância e o modo de utilização de um diagrama de fases ternário é preciso primeiro definir o que é uma fase. Este conceito pode ser entendido como qualquer porção de um sistema, química e fisicamente homogêneo, e delimitado por uma fronteira, pelo que é mecanicamente separável de qualquer outra porção. Um sistema composto por uma só fase é um sistema homogêneo; um sistema composto por mais de uma fase é um sistema heterogêneo; para ser aplicável a regra das fases cada fase deverá estar em equilíbrio termodinâmico.

Todo o trabalho em diagramas de equilíbrio tem por base a regra das fases de Willard Gibbs. Para que um sistema se encontre em equilíbrio termodinâmico, isto é, temperatura e pressão uniformes, o potencial químico ou a pressão de vapor de cada constituinte deverá apresentar o mesmo valor em qualquer ponto da fase. O diagrama de equilíbrio é essencialmente uma expressão gráfica da regra das fases cuja expressão matemática é a seguinte:

P + F = C + 2

Onde:

C = número de componentes de um sistema

P = número de fases presente em equilíbrio

F = graus de liberdade do sistema (variância)

A regra das fases aplica-se unicamente a estados de equilíbrio termodinâmico, o que exige simultaneamente equilíbrio homogêneo dentro de cada fase, e equilíbrio heterogêneo entre fases coexistentes. A regra das fases não depende da natureza dos componentes ou da natureza e quantidade das fases presentes, mas simplesmente do seu número. Não contêm, porém, qualquer informação acerca da cinética reacional.

O número de graus de liberdade de um sistema pode também ser definido como o número de fatores variáveis, como a temperatura, a pressão e a concentração de componentes, que devem ser arbitrariamente fixos, de forma a definir univocamente a condição do sistema.

Admitindo temperatura e pressão constantes, a fórmula das fases pode ser representada como:

P = C – F

Para um sistema com 3 componentes, como é o caso do experimento, é possível simplificar a fórmula para:

P = 3 – F

Esta relação mostra que, para um sistema de uma fase, com F = 1, então é necessário que duas concentrações sejam conhecidas, ou seja, P = 2. Com isto pré- estabelecido é possível obter um sistema completamente determinado.

No caso específico de um sistema com três componentes independentes, é possível construir um diagrama de fases ternário, representado por um triângulo equilátero.

Num diagrama de fases ternário as composições podem ser representadas por coordenadas triangulares, como se ilustra na Figura 1. Nesta figura, cada aresta do triângulo equilátero é dividida em 100 partes, sendo cada divisão intersectada por segmentos de reta paralelos às outras duas arestas do triângulo de composições. Um dos vértices, por exemplo C, é composto unicamente pelo componente C. Um ponto sobre a linha A-B é composto unicamente pelos componentes A e B, e não contem C.

A distância relativa de um ponto qualquer a cada um dos vértices pode exprimir-se em porcentagem de mistura ternária de componentes A, B, e C.

4) Materiais

4.1) Vidrarias e instrumentos

- Béquer com capacidade de 50 mL

- 6 erlenmeyers com capacidade de 125 mL

- Conta gotas

- Bureta

- Termômetro

- Pissete de Plástico

- Espátula metálica

- Balança analítica de precisão 0,0001 g

- Picnômetro

4.2) Reagentes

- Poli(etileno glicol) (PEG) MM 400 g/mol

- Água destilada

- Citrato de Sódio

5) Metodologia

Após entrar devidamente vestido, com todos os EPI’s necessários, encontrou-se todos os materiais prontos para serem usados sob a bancada.

Inicialmente verificou-se a temperatura ambiente em um termômetro de mercúrio situado na parede lateral do laboratório. Esta temperatura foi medida mais uma vez, 25 minutos depois, para verificação de alguma mudança ocorrida.

Feito isso, partiu-se para a sala de balanças onde pesou-se 6 combinações diferentes de quantidades já estabelecidas de citrato de sódio e de água destilada, cada combinação em um erlenmeyer diferente, numerando-os. Esta pesagem foi feita com auxílio da espátula metálica para o citrato e do bequer e conta gotas para a água, sendo que todas foram feitas em uma balança analítica de precisão 0,0001 g.

O próximo passo foi completar a bureta com 25,00 mL de poli(etileno glicol). A parte final do experimento consistiu na titulação de cada solução com PEG presente na bureta, até que a solução resultante ficasse mais viscosa e com aspecto mais turvo, indicando o ponto final.

Entre a preparação das soluções e a titulação das mesmas, uma das duplas se encarregou de determinar a densidade utilizando um picnômetro para auxiliar nos cálculos necessários.

6) Resultados e Discussões

6.1) Resultados

A composição de cada solução de água e de citrato de sódio, já pré-estabelecida pelo roteiro do experimento, foi seguida a risca, conforme mostra a tabela a seguir:

Tabela