Determinação do equilíbrio líquido-vapor, Trabalhos de Química

Baixe Determinação do equilíbrio líquido-vapor e outras Trabalhos em PDF para Química, somente na Docsity! Laboratório Integrado II Trabalho Prático Nº 6 Determinação do equilíbrio líquido-vapor num sistema binário Trabalho realizado por: Turma P1 Grupo 2 Catarina Oliveira Raquel Queirós Susana Domingues Sumário O presente trabalho tem como principal objetivo o estudo do equilíbrio líquido-vapor para o sistema n- heptano/tolueno, à pressão atmosférica. Pretende-se também com este, determinar as composições das fases em equilíbrio por refratometria. Primeiramente, procedeu-se à montagem do aparelho de destilação, não esquecendo de colocar as esferas de vidro no balão e de lubrificar com silicone. Na primeira parte desta atividade experimental, é transferido para o balão 65 mL de tolueno que foi aquecido até à ebulição, registando sempre as temperaturas. Quando as primeiras gotas de destilado são rejeitadas, esperou-se pela diminuição da temperatura e retirou-se 1 mL de destilado e de resíduo (tolueno presente no balão). De seguida juntou-se as quantidades em volume presentes na tabela 1 do protocolo. Para cada quantidade de volume adicionada ao balão, aqueceu-se até atingir o ponto de ebulição, registando a temperatura máxima, e deixou-se arrefecer até uma temperatura de aproximadamente 20ºC e retirou-se as amostras de destilado e resíduo. Este processo foi repetido para o n-heptano. Na última parte do trabalho, mediu-se o índice de refração (IR) das amostras de modo a obter a composição das fases presentes por uma curva de calibração. Desta forma foi possível construir um diagrama temperatura versus fração molar e depois compará-la com o que era teoricamente esperado, obtido através da equação de Antoine e pela Lei de Raoult. Mesmo com a ocorrência de erros experimentais efetuados foi possível analisar que o método pela equação de Antoine e Lei de Raoult é mais preciso do que o método por refratometria. Concluindo assim que o melhor método para determinar o diagrama temperatura versus composição molar é usar a Lei de Raoult. i Posteriormente, todas as amostras foram submetidas ao refratómetro (tabela 2). ➢ Parte C – Adições de tolueno(B) ao n-heptano(A) Esta parte efetuou-se igualmente da mesma forma que a parte B, mas, em vez de no início ser adicionado 65 mL de tolueno, adicionou-se n-heptano ao balão de destilação onde foram adicionados os volumes de tolueno de acordo com a tabela 1. Posteriormente, todas as amostras foram submetidas ao refratómetro (tabela 3) Amostra T(ºC) IR T(ºC) IR 0 110 1,4941 110 1,4941 1 109 1,4760 109 1,4852 2 108 1,4630 108 3 106 1,4490 106 1,4670 4 104,5 1,4404 104,5 1,4584 5 103,5 1,4310 103,5 1,4478 6 102 1,4230 102 1,2356 Destilado Resíduo Amostra T(ºC) IR T(ºC) IR 0 98,0 1,3855 98 1,3855 1 99,0 1,3921 99 1,3944 2 100,0 1,4010 100 1,4062 3 101,0 101 1,4162 4 101,5 1,4140 101,5 5 103,0 1,4210 103 1,432 Destilado Resíduo Tabela 2 – Índices de refração e respetivas composição obtidas em cada amostra Tabela 3 – Índices de refração e respetivas composição obtidas em cada amostra 2 2. Tratamento de Resultados e Discussão ➢ Parte A– Determinação da curva de calibração índice de refração versus composição Para realizar a curva de calibração é necessário obter as composições molares de n-heptano, após os cálculos realizados em anexo obteve-se os seguintes valores presentes na tabela 4. IR X (n-heptano) X (tolueno) 1,3949 0,9004 0,0996 1,4049 0,7833 0,2167 1,4131 0,6844 0,3156 1,4213 0,5911 0,4089 1,4400 0,5030 0,4970 1,4410 0,4196 0,5804 1,4485 0,3405 0,6595 1,4580 0,2655 0,7345 1,4670 0,1942 0,8058 1,4761 0,1263 0,8737 1,4863 0,0547 0,9453 1,4950 0 1 1,3860 1 0 Assim, com os valores da tabela 4 obtivemos a curva de calibração esperada apresentada na figura 1. 3 Figura 1 – Curva de calibração, índice de refração versus composição Tabela 4 – Índices de refração e respetivas composições calculada ➢ Parte B e C – Adições de n-heptano ao tolueno e de tolueno(B) ao n-heptano(A) Com a curva de calibração apresentada anteriormente, é obtida a equação linear y=-0,1076x+1,4894, ou seja, IR= m (composição xA,yA) + b, sabendo o IR das amostras do resíduo e do destilado, é possível calcular a composição molar de n-heptano presentes em todas as amostras recolhidas. (2) Na tabela seguinte encontra-se os resultados obtidos das amostras de destilado (Xa) e refinado (Ya) obtidas nas duas partes da experiência. Na figura seguinte encontra-se o resultado do diagrama temperatura versus composição molar a partir dos dados da tabela anterior. Figura 2 – Diagrama temperatura versus fração molar do n-heptano obtida experimentalmente Tebuliçao (ºc) Tebuliçao (K) IR (destilado) IR (residuo) Xa Ya 110 383,15 1,4941 1,4941 -0,0436803 -0,0436803 109 382,15 1,4760 1,4852 0,03903346 0,12453532 108 381,15 1,4630 0 13,8420074 0,24535316 106 379,15 1,4490 1,4852 0,03903346 0,37546468 104,5 377,65 1,4404 1,4585 0,28717472 0,45539033 103,5 376,65 1,4310 1,4478 0,3866171 0,54275093 102 375,15 1,4230 1,4356 0,5 0,61710037 98 371,15 1,3855 1,3855 0,96561338 0,96561338 99 372,15 1,3921 1,3944 0,88289963 0,90427509 100 373,15 1,4010 1,4062 0,7732342 0,82156134 101 374,15 0,0000 1.4162 0 13,8420074 101,5 374,65 1,4140 0 13,8420074 0,70074349 103 376,15 1,4210 1.4320 0 0,63568773 Tabela 5 – Composição molar de n-heptano nas amostras da primeira parte da atividade laboratorial 4 3. Conclusões Nesta atividade experimental o objetivo era estudar o equilíbrio líquido-vapor da mistura de soluções de n- heptano e tolueno, à pressão atmosférica. As composições das fases em equilíbrio foram obtidas utilizando o refratómetro. Pela observação dos resultados experimentais chegou-se à conclusão de que o melhor método para construir um diagrama temperatura versus fração molar é pela equação de Antoine e Lei de Raoult, ainda que sobrepondo os dois gráficos se possa concluir que o sistema utilizado na atividade experimental pode ser considerado ideal, pois não apresenta um grande desvio em relação à Lei De Raoult. 7 4. Nomenclatura • m - Massa (g); • C - Concentração (mol/dm3) • MM - Massa Molar (g/mol); • n - Número de moles (mol); •  - Densidade (mol/dm3) • x- Composição molar do resíduo • y- Composição molar do destilado 8 5. Bibliografia (1) Determinação do equilíbrio líquido-vapor num sistema binário, Protocolos de Laboratório Integrado II, Licenciatura em Bioengenharia, 2019/2020; (2) Diapositivos: Lab. integrado II_T6_2020_1 9