Liquido Liquido

UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO

INSTITUTO DE QUÍMICA DE SÃO CARLOS

Laboratório de Físico Química

Prática 5 – Equilíbrio líquido-líquido

Prof. Dr. Arthur Motheo

Alunos: Aline Roque Nº USP 7236805

Bruna de Lima Nº USP 7652974

São Carlos, 26 de Setembro de 2013.

1. Introdução

Alguns pares de líquidos puros, quando misturados em proporções apropriadas a certas temperaturas e pressões, não formam apenas uma fase líquida homogênea, mas duas fases líquidas com diferentes composições. Este fato acontece devido ao estado bifásico ser mais estável que o estado monofásico. Se estas fases estão em equilíbrio, então o fenômeno é chamado equilíbrio líquido-líquido.

O estado de equilíbrio termodinâmico é buscado por todos os sistemas. A termodinâmica fornece um critério de estabilidade que deve ser satisfeito, estabelecendo que, a uma temperatura e pressão constantes, um estado estável é aquele que apresenta um mínimo na energia livre de Gibbs:

dGT,P ≤ 0 (1)

Ao misturar duas ou mais substâncias, define-se dG como a diferença entre a energia livre de Gibbs da solução e a dos compostos puros. Se dG ≤ 0, forma-se uma solução monofásica estável; porém se dG ≥ 0 , a solução homogênea é instável e o sistema é obrigado a se dividir em duas ou mais fases, a fim de minimizar a energia livre de Gibbs. Desta maneira se formam sistemas bifásicos ou até multifásicos.

A regra de fases para um sistema a pressão constante é:

F = C – P + 1 (2)

Para os sistemas de dois componentes C = 2 e F = 3 – P, se estão presentes duas fases P = 2 e F = 1, ou seja, apenas uma variável descreverá o sistema, a temperatura ou a composição. Na região de duas fases uma vez dando a temperatura, as interações da linha de correlação com a curva fornecem as composições de ambas as soluções conjugadas.

Em condições de pressão constante, ou quando os efeitos de pressão são desprezíveis, o ELL binário é representado de forma conveniente em forma de diagramas de solubilidade como ilustrado na Figura 1:

(a) (b) (c)

Figura 1. Diagramas de solubilidade para o equilíbrio líquido-líquido

Onde tem-se que em:

(a): Mostra que com o aumento da temperatura, a solubilidade de água em fenol e a de fenol em água podem crescer, formando duas curvas de solubilidade que se encontra em um ponto que as duas fases terão composições iguais, o chamado ponto crítico (Tc=65,85oC).

(b): Neste caso, mostra que a solubilidade decresce com o aumento da temperatura. Os líquidos que demonstram esse tipo de comportamento tendem a formas compostos entre si, mediante ligações fracas, aumentando a solubilidade em temperaturas mais baixas.

(c): O diagrama mostra que em qualquer ponto interno a curva encontram-se duas fases presentes, enquanto que o lado externo da curva representam estados homogêneos do sistema.

Na Figura 1a), 1b) e 1c), L1+L2 indica a presença de um sistema homogêneo (monofásico), ou seja, ambos os componentes estão na mesma fase e totalmente miscíveis de composição l1 + l2 . Em L1 a composição é dada por l1 e em L2 a composição é dada por l2, ou seja, o sistema é constituído por duas fases (sistema heterogêneo). Nas linhas l1 e l2 são apresentados os valores de solubilidades limites em uma temperatura específica para o sistema constituído pelos componentes 1 e 2.

No atual experimento o diagrama que será obtido terá a forma do ilustrado na Figura 1.a)1.

2. Objetivos

Estudar a variação da miscibilidade do sistema água-fenol em função da temperatura.

3. Experimental

-Reagentes e equipamentos

• Termômetro

• Agitador

• 10 tubos de ensaio com capacidade para 50 mL

• Camisa de ar

• 2 béqueres de 600 mL

• 1 béquer de 100 mL

• 2 pipetas volumétricas de 10 mL

• Fenol P.A.

• Água destilada

• Gelo

• Cloreto de sódio comercial

4. Procedimento Experimental

Preparou-se 10 g das soluções de fenol em água: 5, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70 e 75% de fenol em massa. Agitou-se todas as soluções e colocou-se em tubos de ensaio tampados e rotulados. Observou-se se havia uma ou duas fases.

Para os sistemas homogênios preparou-se banho de gelo e sal, resfriou-os agitando-os até o aparecimento da segunda fase. Anotou-se essa temperatura. Retirou-se o sistema do banho de gelo e anotou-se a temperatura na qual o sistema tornou-se novamente homogêneo.

Para os sistemas com duas fases colocou-se o tubo de ensaio em banho de água. Elevou-se a temperatura do banho com agitação, até desaparecer a última opalescência. Anotou-se essa temperatura. Retirou-se o sistema do banho e deixou-o esfriar, anotando-se a temperatura na qual aparece a primeira opalescência.

5. Resultados