Misturas Azeotrópicas
Existem muitos sistemas binários que apresentam desvios muito grandes
à lei de Raoult–Soluções não ideais.
Para soluções não ideais, as curvas de p.e apresentam máximos ou
mínimos que correspondem, respectivamente, aos mínimos e aos
máximos das curvas de pressão de vapor.
A uma solução com composição correspondente a um máximo ou a um
mínimo do diagrama de p.e. dá-se o nome de mistura azeotrópica ou
azeótropo.
Quando a mistura azeotrópica tem um desvio positivo à lei de Raoult o
azeótropo
ponto de ebulição mínimo.
Quando a mistura azeotrópica tem um desvio negativo à lei de Raoult o
azeótropo
ponto de ebulição máximo.
Desvio positivo à lei de Raoult
Se a pressão total de vapor de uma mistura tiver um máximo
para composições intermédias, o p.e. da mistura nessa composição
será inferior ao dos seus componentes quando puros (ou a qualquer
outra mistura) e o vapor terá a mesma composição que o líquido no
estado de equilíbrio. Ex: Benzeno+Metanol, Etanol+Água.
Desvio negativo à lei de Raoult
Se a pressão total de vapor de uma mistura tiver um
valor mínimo para composições intermédias, o p.e. da mistura
nessa composição será superior ao dos seus componentes
quando puros (ou a qualquer outra mistura) e o vapor terá a
mesma composição que o líquido no estado de equilíbrio.
Componentes puros aparecerão no
destilado, e o azeótropo no frasco.
Azeótropo máximo
Componentes puros aparecerão no
frasco, e o azeótropo no destilado.
Azeótropo mínimo
b = o vapor terá a mesma composição que o líquido, cuja a T=cte
Equilíbrio Líquido-Vapor em
Sistemas Azeotrópicos
Realizando a destilação fracionada de um sistema de dois
líquidos que formam uma mistura azeotrópica, a partir da
construção de um diagrama de temperatura versus composição
(diagrama líquido-vapor). Experimentalmente, isto foi feito (1)
verificando-se a temperatura de ebulição da mistura com um
termômetro em contato direto com o vapor e o líquido, e (2)
determinando-se a composição do resíduo e do destilado por meio
do índice de refração, o qual é função da concentração das
substâncias. O par de líquidos utilizado foi acetona e clorofórmio.
Dados experimentais:
A partir de um aparelho de destilação simples, diversas
amostras de destilado e de resíduo, com composições diferentes de
acetona e clorofórmio, foram recolhidas para determinação de seus
índices de refração. No total, analisou-se 8 (oito) alíquotas de
destilado, incluindo de acetona pura (amostra n°1), e 7 (sete)
porções de resíduo retiradas do balão de destilação. Além dos
índices de refração, para cada amostra-problema anotou-se também
a temperatura de ebulição da mistura binária.
Embora se conheçam os volumes de clorofórmio adicionados em cada
amostra numerada, a concentração relativa de CHCl3, em cada alíquota recolhida
tanto de resíduo quanto de destilado, não é sabida. Para determinação, pois,
desta concentração nas amostras-problema, primeiramente, construiu-se uma
curva padrão a partir dos índices de refração da acetona pura e do clorofórmio
puro.
Como exibido na figura, a
mistura apresenta um
azeótropo de máximo na
composição 70,2% molar de
clorofórmio com
temperatura de ebulição
63,62 °C.