QFL0406
FÍSICO-QUÍMICA
Farmácia

2015
diurno
Trabalho
O objetivo do trabalho é traçar um gráfico de equilíbrio
líquido-vapor a partir de dados experimentais de temperatura
de ebulição de certa mistura binária em função da composição
da fase líquida e da fase de vapor. Essa mistura não é ideal,
desviando-se da lei de Raoult, apresentando, portanto, uma
composição de ponto de ebulição mínimo ou máximo. Nessa
composição, a mistura é azeotrópica. Como a mistura não é
ideal, é preciso conhecer os coeficientes de atividade dos
líquidos que a compõem. Assim, deverão ser calculados os
coeficientes de atividade de ambos os componentes na mistura
de composição azeotrópica e de mais outra composição.
O sistema que você estudará, isto é, os dois líquidos
que formarão a sua mistura, vem indicado na tabela
Distribuição dos trabalhos, nas últimas duas páginas desse
texto, em função de seu número USP. É dada, também, a fração
molar do componente A da mistura para a qual deverão ser
calculados os coeficientes de atividade de ambos os
componentes, A e B. Esses coeficientes também deverão ser
calculados para a mistura azeotrópica, cuja composição deverá
ser obtida do gráfico.
Os dados para o gráfico de equilíbrio líquido-vapor
devem ser obtidos da Wikipedia (em inglês). Na janela de
pesquisa (search), digite o nome do composto seguido, entre
parênteses, de data page. Os dados nem sempre estão sob o
nome do primeiro composto (componente A). Pode ser necessário
tentar várias nomenclaturas.
Para o cálculo dos coeficientes de atividade, são
necessárias as entalpias de vaporização dos componentes A e
B, além de seus pontos de ebulição. Esses dados encontram-se
no Handbook of Chemistry and Physics, do qual há várias
edições na biblioteca do Instituto de Química. Ele também
está disponível on-line em http://www.hbcpnetbase.com/. Nessa
obra de referência há, também, uma tabela de pontos de
ebulição e composição de misturas azeotrópicas, para
comparação com os seus resultados.
Teoria
Para misturas que não podem ser descritas pela lei de
Raoult,
definem-se
os
coeficientes
de
atividade
dos
2
componentes em termos das atividades dos componentes e de
suas frações molares ou, o que é equivalente, em termos da
pressão real dos componentes e da pressão ideal.
aA
PAreal
A 
 ideal
xA
PA
Conhecida a pressão total para a qual o diagrama vale e a
fração molar dos componentes na fase de vapor, a lei de
Dalton permite achar a pressão real. A pressão ideal é obtida
pela lei de Raoult. Na composição da mistura azeotrópica, as
curvas de líquido e de vapor se tocam, de modo que a fração
molar de dado componente na fase líquida é igual à sua fração
molar na fase de vapor.
Procedimento
1. Verifique, na tabela Distribuição dos trabalhos, nas duas
últimas páginas, de acordo com seu número USP, o sistema
que lhe foi atribuído e a fração molar do componente A na
mistura para a qual devem ser calculados os coeficientes
de atividade.
2. Procure, na Wikipedia, os dados para traçar o diagrama de
equilíbrio líquido-vapor. Anote a pressão para a qual os
dados valem. É preciso descobrir sob o nome de qual dos
componentes os dados estão. Também pode ser necessário
tentar várias nomenclaturas para o composto.
3. Procure, no Handbook of Chemistry and Physics, as
entalpias de vaporização e as temperaturas de ebulição
dos dois componentes do seu sistema. Use a entalpia de
vaporização válida para a temperatura de ebulição e não,
aquela para 25 oC.
4. Igualmente, procure a composição e a temperatura de
ebulição da mistura azeotrópica que seu sistema forma,
para fins de comparação.
5. Monte uma tabela com os dados do item 2. Use fração molar
e não, porcentagem molar. Use graus Celsius e não,
kelvins.
6. Trace um gráfico do diagrama de equilíbrio líquido-vapor.
Em abscissas, coloque a fração molar do componente A. Não
use porcentagem molar.
7. Determine e assinale o ponto correspondente à mistura
azeotrópica. Anote a temperatura e a composição. Compare
esses valores com os obtidos no item 4.
8. Assinale, no gráfico, a fração molar do componente A na
fase líquida, dada na Distribuição dos trabalhos.
Assinale, também, a fração molar correspondente na fase
de vapor.
3
9. Calcule a pressão de vapor dos componentes A e B nas
temperaturas de ebulição da mistura azeotrópica e da
mistura de fração molar xA dada na Distribuição dos
trabalhos.
10. Calcule os coeficientes de atividade dos componentes A e
B na mistura azeotrópica e na mistura de composição xA.
11. Discuta os resultados obtidos. O que seria obtido na
destilação fracionada da mistura de composição xA? Os
coeficientes de atividade, comparando os referentes à
mistura azeotrópica e à mistura de composição xA, seguem
a tendência esperada? Justifique suas respostas.
Apresentação dos resultados
Prazo para entrega do trabalho:
sexta-feira,
30 de outubro de 2015
1. Numa folha de papel, coloque a sigla e o nome da
disciplina, seu nome, seu número USP e a data, como
cabeçalho. Não faça capa.
2. Apresente os resultados dos itens 1 a 11 acima. Se for
necessário usar mais de uma folha, junte todas, na margem
esquerda, com dois grampos. Não use um grampo no canto
superior esquerdo, nem clipes.
3. Entregue o trabalho, no máximo até 30 de outubro de 2015,
no horário da aula. Ele poderá ser entregue antes, no
horário da aula, ou, colocado debaixo da porta da sala
0456 do bloco 4 superior, sem saquinho plástico ou outro
material. Se usar terceiros para entregar o trabalho, a
responsabilidade continuará sua.
Avaliação
Para fins de nota, será considerada a correção dos
resultados, a atenção a algarismos significativos e a forma
de apresentação de tabelas e do gráfico e dos demais
resultados, bem como a do trabalho em geral.
Trabalhos enviados por meio eletrônico (e-mail, pendrive, Dropbox, etc.) não serão considerados.
Recomendações quanto à apresentação do trabalho
1. Encare o trabalho como atividade profissional. Não é
proibido discuti-lo com colegas; pelo contrário, isto é
proveitoso.
No
entanto,
atenha-se
aos
mais
altos
princípios de ética profissional.
4
2. O trabalho pode ser feito a mão ou por meio de
computador. O essencial é ser limpo.
3. Use, de preferência, papel A4 branco. Podem ser usadas
folhas de fichário, desde que sejam sóbrias. Folhas
arrancadas de caderno, nem pensar.
4. Se o trabalho requerer mais de 1 folha, será necessário
juntá-las. Faça isso com dois grampos na margem esquerda,
de modo que o conjunto possa ser aberto como um caderno.
Isso facilita sua leitura, principalmente se também for
usado o verso das folhas, o que é recomendável. Clipes
têm a finalidade de juntar folhas temporariamente; não
servem para um trabalho que se deve entregar.
5. Em trabalhos extensos, de mais de 10 páginas, é bom fazer
capa e índice. Esse trabalho é mais curto. Basta colocar
um cabeçalho na primeira página, com todas as informações
necessárias para identificar o trabalho.
6. O gráfico deve ocupar, aproximadamente, metade da página.
Pode ser colado ou feito numa folha do mesmo tamanho das
folhas do resto do trabalho. Não deve ser dobrado.
Todas as folhas do trabalho devem ter o mesmo tamanho.
O gráfico pode ser feito a mão ou por meio de uma
planilha eletrônica. No primeiro caso, deve-se usar papel
milimetrado. A formatação padrão de muitas planilhas
eletrônicas não é adequada para a apresentação de
gráficos
científicos.
Veja,
na
apostila
Grandezas
físicas, unidades e gráficos em físico-química, em livros
ou artigos de revistas ou, ainda, nas respostas de
exercícios
e
provas
da
disciplina,
como
gráficos
científicos são normalmente apresentados.
5
Distribuição dos trabalhos
Número USP
Sistema
xA(liq)
componente A
componente B
3764850
etanol
benzeno
0,8410
4024400
água
1-propanol
0,3560
4359731
água
ácido fórmico
0,3210
5501710
etanol
benzeno
0,7700
8021231
2-propanol
água
0,2450
8021551
2-propanol
água
0,0115
8084509
ciclo-hexano
1-propanol
0,9397
8566271
acetona
clorofórmio
0,7470
8567309
água
ácido fórmico
0,0405
8918690
clorofórmio
etanol
0,9110
8941620
clorofórmio
etanol
0,5965
8971360
metanol
benzeno
0,0880
8971756
ciclo-hexano
1-propanol
0,8952
8972312
acetona
clorofórmio
0,2620
9010460
água
ácido fórmico
0,9000
9260341
acetona
clorofórmio
0,5940
9327755
água
1-propanol
0,8830
9327800
clorofórmio
etanol
0,0838
9327842
água
1-propanol
0,9260
9327859
água
1-propanol
0,9780
9327863
etanol
benzeno
0,1580
9327904
metanol
acetona
0,9470
9327911
água
1-propanol
0,8170
9327932
água
ácido fórmico
0,7400
9327946
metanol
benzeno
0,8980
9327967
metanol
acetona
0,6760
9328061
clorofórmio
metanol
0,2300
9328082
ciclo-hexano
1-propanol
0,1444
9328096
acetona
clorofórmio
0,5190
9328120
2-propanol
água
0,8725
9328141
2-propanol
água
0,0570
9328158
ciclo-hexano
1-propanol
0,0475
9328190
clorofórmio
metanol
0,9700
9328203
etanol
benzeno
0,8980
9328224
metanol
acetona
0,7370
9328245
metanol
acetona
0,8050
9328252
metanol
benzeno
0,6990
9328266
metanol
benzeno
0,7820
continua
6
Distribuição dos trabalhos (continuação)
Número USP
Sistema
xA(liq)
componente A
componente B
9328291
água
ácido fórmico
0,1550
9328307
metanol
benzeno
0,9730
9328311
água
1-propanol
0,2260
9328328
etanol
benzeno
0,0860
9328349
água
ácido fórmico
0,2180
9328353
clorofórmio
etanol
0,1765
9328374
clorofórmio
metanol
0,4590
9328381
etanol
benzeno
0,9240
9328395
ciclo-hexano
1-propanol
0,9646
9328415
ciclo-hexano
1-propanol
0,2853
9328422
acetona
clorofórmio
0,6240
9328436
metanol
benzeno
0,3330
9328461
2-propanol
água
0,0160
9328499
ciclo-hexano
1-propanol
0,4110
9328502
metanol
acetona
0,1330
9328544
etanol
benzeno
0,3080
9328551
acetona
clorofórmio
0,0750
9328572
metanol
acetona
0,4810
9328586
acetona
clorofórmio
0,1770
9328590
clorofórmio
metanol
0,1460
9328610
2-propanol
água
0,1665
9328627
clorofórmio
etanol
0,0580
9328652
água
1-propanol
0,0830
9328669
acetona
clorofórmio
0,9180
9328700
clorofórmio
metanol
0,3830
9328714
clorofórmio
metanol
0,0650
9328742
metanol
benzeno
0,0260
9328760
clorofórmio
metanol
0,8550
9328781
água
ácido fórmico
0,6320
9328818
clorofórmio
etanol
0,2386
9328912
metanol
acetona
0,6060
9328926
clorofórmio
etanol
0,3607
9328930
clorofórmio
metanol
0,9370
9357043
2-propanol
água
0,0365
9406652
clorofórmio
etanol
0,4441
9426220
água
ácido fórmico
0,8290