O Equilíbrio Heterogêneo

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Os vértices do triângulo correspondem ao componente puro da mistura. As arestas representam as composições de mistura binárias. Enquanto os pontos no interior representam as misturas dos 3 componentes. No interior da área limitada pelos pontos [ACPDB] existem duas fases (líquidas) imiscíveis: o ponto A representa o limite de solubilidade do componente 3 no componente 2; o ponto B representa o limite de solubilidade do componente 2 no componente 3. Com a adição do componente 1, a composição global é representada dentro da área [ACPDB]. Um sistema ternário de composição global dada pelo ponto R apresenta-se como sendo constituído por duas fases líquidas cujas composições são dadas pelos pontos C e D. A linha reta [CRD] une duas fases em equilíbrio: uma (a fase com a composição do ponto D) mais rica no componente 3 e outra (a fase com a composição dada pelo ponto C) mais rica no componente 2. A adição do componente 1 aos sistemas binários de componentes 2 e 3 cuja composição inicial esteja compreendida entre as de A e B dá origem ao aumento da solubilidade mútua de 2 e 3, de modo que a zona bifásica vai diminuindo, até se atingir um ponto também ternário de composição dada por P, em que a solubilidade de 2 em 3 e a de 3 em 2 se igualam. O ponto P designa-se por ponto de enlace ou ponto crítico (ou plait point, em Inglês). As retas como [CD] que unem duas fases em equilíbrio são denominadas tie-lines. Conclui que a linha [ACP] é a curva de solubilidade do componente 3 no sistema constituído pelos três líquidos 1, 2 e 3, enquanto que a curva [PDB] representa os limites de solubilidade do componente 2 no sistema ternário. A curva de solubilidade limitante da zona bifásica [ACPDB] denomina-se curva binodal. No exterior da curva binodal um sistema ternário monofásico [1].

O objetivo deste trabalho foi avaliar os dados de equilíbrio de fases para o sistema água + clorofórmio + ácido acético glacial, construir o gráfico ternário desse sistema e obter os coeficientes de partição e seletividade do solvente, que no sistema é a água.

Metodologia

Materiais

3 buretas; 2 erlenmeyers de 250 mL; 12 erlenmeyers de 150 mL; 3 anéis de suporte; 3 funis de separação de 125 mL; 1 pipeta volumétrica de 5 mL; 3 provetas de 100 mL; 1 béquer; hidróxido de sódio 2 molar; clorofórmio; ácido acético glacial; fenolftaleína.

Procedimento Experimental

1. Obtenção dos dados de equilíbrio

No erlenmeyer de 250 mL foram adicionados 10 mL de clorofórmio e 3 mL de água. Com a bureta, o ácido acético foi acrescido gota a gota na solução, sob agitação, até atingir uma cor clara. Logo após foram somados 2 mL de água, formando duas fases no recipiente. Mais ácido acético foi colocado até se obter novamente a solução homogênea. O procedimento foi repetido usando 5, 10, 20 3 30 mL de água, registrando-se o volume de ácido acético utilizado para a homogeneização. Em outro erlenmeyer, adicionou-se 2 mL de clorofórmio e 5 mL de água. Posteriormente o ácido acético foi acrescido até não haver mais turbidez na mistura. O procedimento foi repetido utilizando 5, 10, 20, 30 e 50 mL de água, registrando-se o volume de ácido acético gasto.

2. Obtenção dos dados para a construção das conodais

Em três funis de separação foram preparadas misturas de proporções indicadas no na figura 3.

[pic 11]

Figura 3 – misturas preparadas

A mistura gerou duas fases, que tiveram os volumes determinados. Foram colhidas em duplicadas 5 mL das fases e pesadas, totalizando 12 amostras. As alíquotas foram tituladas com NaOH 2 M. Os volumes gastos do hidróxido na titulação foram anotados.

Resultados e Discussão

Os volumes obtidos da titulação com ácido acético estão indicados na tabela 1.

Tabela 1 – Dados de volume de ácido acético utilizado na titulação em mL.

Mistura 1 (10 mL de CHCl3 + 5 mL de H2O)

Volume de água

Inicial

+2 mL

+5 mL

+10 mL

+20 mL

+30 mL

9,8

3,2

9,7

11

17,4

21,7

Mistura 2 (2 mL de CHCl3 + 5 mL de H2O)

Volume de água

Inicial

+5 mL

+10mL

+20 mL

+30 mL

+50 mL

6,9

6,1

3,0

7,2

5,9

-*

*não houve a formação de duas fases com a adição de mais água.

Para a construção dos diagramas ternários, os componentes das misturas precisam ser expressos em percentagem volumétrica, fração molar e fração mássica. Os dados de densidade e massa molar dos solventes e do ácido acético (tabela 2) foram utilizados para tais cálculos.

Tabela 2 – Dados dos componentes da mistura

Componente

Massa molar (g mol-1)

Densidade (g mL-1)

Água

18

1

Ácido Acético

60,05

1,05

Clorofórmio