SISTEMA DE LÍQUIDOS IMISCÍVEIS

Cada líquido atinge independentemente do outro, seu próprio equilíbrio com o vapor. A pressão de vapor de qualquer mistura é simplesmente a soma das pressões de vapor dos componentes individuais. A temperatura de ebulição da mistura é independente da composição, e é a temperatura na qual a soma das pressões de vapor se iguala a pressão total. Resulta que a temperatura de ebulição da mistura deve estar abaixo da temperatura de ebulição de qualquer um dos componentes individuais. Para efeito didático um sistema de dois líquidos imiscíveis A e B, em equilíbrio com seus vapores numa determinada temperatura pode ser esquematizado a seguir: Na temperatura “t” temos: P = pressão da fase gasosa poA = pressão máxima de vapor de A poB = pressão máxima de vapor de B XA,v = fração molar de A na fase vapor XB,v = fração molar de B na fase vapor O sistema é suficientemente agitado de maneira que a cada instante o equilíbrio entre as fases líquidas e a fase vapor é atingido.

b) composição do destilado em % em massa. c) o volume de cada componente contido em 100g de destilado. Dados: a) tabela de pressão máxima de vapor 70 ºC 80 ºC 90 ºC 92 ºC 94 ºC 96 ºC 98 ºC 100 ºC Iodobenzeno (mmHg) 14,2 22,0 33,5 36,4 39,6 42,9 46,6 50,2 Água (mmHg) 233,7 355,1 525,8 567,0 610,9 657,6 707,3 760,0 Mistura (mmHg) 247,9 377,1 559,3 603,4 656,5 700,5 753,9 810,2 b) Densidades: água = 1 g/cm3 ; iodobenzeno = 1,824 g/cm3 Resolução: a) Temperatura de Ebulição a1) Graficamente a1) Graficamente Construir as curvas de pressão de vapor da água (poH2O) , do iodobenzeno (poiodobenzeno) e a curva de pressão total (Ptotal). Os pontos A , B e C são obtidos somando-se os pontos correspondentes a pressão de vapor da Água e a pressão de vapor do Iodobenzeno nas temperaturas “t”. Exemplo: ponto B: temperatura = 80ºC B1B = B1B2 + B1B3 = B1B3 + B3B B1B B1B2 B1B3 B3 B = Ptotal o = p iodobenzeno o = p água = B1B2 39 Para determinar a temperatura de ebulição, levante uma perpendicular no eixo vertical, em 700mmHg até encontrar o ponto M, em seguida a partir de M uma perpendicular ao eixo das abcissas obtendo a temperatura de ebulição, 96ºC.

o págua = 657,07 mmHg piodobenzeno. mmHg Miodobenzeno Mágua 42,86mmHg 657,07mmHg = 700 700,5 o – 39,6 poiodobenzeno o págua = Mistura (mmHg) 656,5 g 204. mol g 18 mol = 0,7393 miodobenzeno = 0,7393. mágua miodobenzeno + mágua = 100 g Resolvendo o sistema temos: mágua = 57,49 g e miodobenzeno = 42,51 g 57,49 g água = 100 g 42,51 g = 57,49% 57,49 g vágua = g 1cm3 = 57,49 cm3 % iodobenzeno = 100 g 42,51 g viodobenzeno = 1,824 g = = 42,51% 23,30 cm3 cm3 41 Observação: as pressões no equilíbrio podem ser calculadas pela equação de Antoine: Na equação A, B e C são constantes específicas para cada substância e dependem das unidades de po e T. Exemplo: valores de A, B e C , da água, para p o(pressão de vapor) em mmHg e T (temperatura) em K A 18,3036 Água B 3816,44 C - 46,13 Sabendo-se a temperatura de ebulição da mistura, 95,98ºC (368,98 K) , e a pressão total da mistura, 700 mmHg podemos calcular através da equação de Antoine as pressões de vapor dos componentes da mistura.

mágua %m-xileno = mágua + 1,8823. mágua %água = 100 - 65,3 = 34,7% = 1,8823 2,8823 = 0,653 %m-xileno = 65,3% %água = 34,7% 42 EXERCÍCIOS PROPOSTOS - MISTURAS AZEOTRÓPICAS 1. – Uma mistura azetrópica, com ponto de mínimo, formada por álcool etílico e hexano, apresenta composição do azeotrópico com 21% em massa de álcool etílico e 79% em massa de hexano. Determinar o destilado e o resíduo da destilação fracionada de uma mistura contendo 75% em mol de hexano e 25% em mol de álcool etílico. Dados: Temperatura de ebulição normal Massa Molar álcool etílico 78,4ºC 46 g/mol hexano 68,9ºC 86 g/mol R: Destilado = mistura azeotrópica com 21% em massa de álcool etílico e 79% em massa de hexano Resíduo = hexano (puro) 2.