Laboratório de Química Física Biológica 2012/2013. Índice TRABALHO PRÁTICO ÍNDICE... 2

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1 Trabalho prático 8 Determinação dos Coeficientes de actividade em soluções de acetona e clorofórmio Henrique Silva Fernandes João Manuel Rodrigues Ricardo Jorge Almeida 30 de março de 2013

2 Índice TRABALHO PRÁTICO ÍNDICE... 2

3 Dados Tabela 1 Valores para a pressão de vapor do clorofórmio e acetona enquanto puros (p i *). Componente Pressão de Vapor (p i *) /mmhg Clorofórmio 297,15 Acetona 344,12 Equação da recta, que relaciona o índice de refracção com as fracção molar de clorofórmio na solução: x "#$#%ó"#$ = n (1) Resultados Obtidos Tabela 2 Valores de refracção (n) para as soluções de líquido e solução condensada e respectivo valor de pressão total. Ensaio n líquido n condensado p TOTAL /bar 1 1, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,335 1 Os valores de pressão foram obtidos por outro grupo.

4 Tratamento de resultados Conversão da unidade de pressão medida (bar) para mmhg Laboratório de Química Física Biológica P "# = P "# 750,06 Tabela 3 Valores de p TOTAL convertidos de bar para mmhg Ensaio P TOTAL /bar P TOTAL /mmhg 1 0, ,8 2 0, ,0 3 0, ,0 4 0, ,3 5 0, ,5 6 0, ,8 7 0, ,5 8 0, ,3 Tabela 4 Valores para as fracções molares a partir dos valores de refratometria medidos experimentalmente a por substituição na equação 1. Os valores para as frações molares de propanona (acetona) foram obtidos por diferença, ou seja, 1-n clorofórmio. Ensaio xclorofórmio (líquida) yclorofórmio (Condensado) xpropanona (líquida) ypropanona (Condensado) 1 0,157 0,0692 0,842 0, ,360 0,204 0,639 0, ,515 0,400 0,484 0, ,627 0,625 0,372 0, ,885 0,907 0,114 0, ,796 0,817 0,203 0, ,680 0,619 0,319 0, ,606 0,504 0,393 0,495 O coeficiente de actividade de um determinado composto pode ser calculado a partir da seguinte expressão: γ = (2)

5 Laboratório de Química Física Biológica Sabendo que: 𝑎 = (3) Substituindo, obtém- se: 𝛾 = (4) Tendo em conta que se obtiveram as fracções molares, deduz- se a fórmula y = e aplica- se à equação 4, obtendo- se: γi = (5) A partir da equação 5 é possível obter os coeficientes de actividade dos dois componentes da mistura. As pressões parciais dos componentes da mistura foram calculadas a partir da seguinte equação: 𝑝 = 𝑝 𝑦 (6) Tabela 4 Coeficientes de atividade obtidos analiticamente a partir da equação 5 e pressões de vapor parciais obtidas a partir da equação 6. ptotal Ensaio /mmhg ,8 282,0 261,0 254,3 286,5 273,8 259,5 251,3 Clorofórmio x γ 0,157 0,360 0,515 0,627 0,885 0,796 0,680 0,606 0,475 0,539 0,682 0,851 0,988 0,945 0,795 0,703 Acetona pi / mmhg 2,2 10 5,8 10 1,0 10 1,6 10 2,6 10 2,2 10 1,6 10 1,3 10 x γ 0,842 0,639 0,484 0,372 0,114 0,203 0,319 0,393 1,03 1,01 0,938 0,744 0,670 0,714 0,896 0,918 pi / mmhg 3,0 10 2,2 10 1,6 10 9,5 10 2,7 10 5,0 10 9,9 10 1,2 10

6 0,97 0,87 γ i 0,77 0,67 0,57 0,47 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 x i Clorofórmio Propanona Figura 1 Representação gráfica do coeficiente de actividade em função da fracção molar, nas duas misturas. 320,0 310,0 300,0 p t 290,0 280,0 270,0 260,0 250,0 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 x clorofórmio y clorofórmio yi xi Figura 2 Representação gráfica da pressão total obtida em função das fracções molares do líquido e do condensado.

7 p i / mmhg ,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 x Clorofórmio Clorofórmio Comportamento Ideal Pressão total da mistura Comportamento Ideal Acetona Pontos Experimentais Acetona Comportamento ideal Clorofórmio Pontos experimentais Pressão total Pontos experimentais Figura 3- Representação gráfica da pressão parcial de clorofórmio e propanona em função da fracção molar de clorofórmio.

8 Discussão/ Conclusão Com este trabalho experimental foi possível avaliar a importância dos coeficientes de actividade no cálculo de concentrações. Foi possível concluir que o coeficiente de actividade pode ser bastante díspar da unidade e que não e correcto pressupor que este seja 1. É possível verificar, pela análise do gráfico 1, que quando x tende para 1 o coeficiente de actividade também se aproxima de 1 este facto deve- se às reduzidas interacções que ocorrem entre soluto- soluto Lei de Henry. Ou seja, para diluições elevadas o coeficiente de actividade aproxima- se da unidade. O mesmo se pode concluir em relação ao solvente quando γ 1, pi pi*, da mesma forma que o solvente sofre interacções maiores entre moléculas de ele próprio do que com as de soluto Lei de Raoult. Pela análise do gráfico da figura 2, e possível verificar que para a mesma pressão as fracções molares são diferentes em relação ao líquido e ao condensado. Existe um mínimo comum que corresponde a temperatura em que o ponto de ebulição não se altera, e em que as fracções molares de clorofórmio na fase líquida e na fase gasosa são iguais. Este comportamento, quase ideal, acontece quando a fracção molar de clorofórmio é aproximadamente 0,60. Os desvios à idealidade são uma constante quando se trabalha com misturas de compostos, em que estes sofrem interacções entre eles. A análise do gráfico da figura 3 corroborar isso mesmo. Como já havia sido dito, para soluções em que um dos componentes está em muito menor quantidade o comportamento e quase ideal. Uma forma de medir esses desvios à idealidade, é através do coeficiente de actividade. O gráfico em questão mostra desvios negativos à idealidade uma vez que os coeficientes de actividade deram inferiores ao que seria esperado num comportamento ideal. Mesmo assim e possível verificar que quando a fracção molar de clorofórmio e alta, a Acetona segue um comportamento ideal com um coeficiente de actividade próximo de 1.

9 Bibliografia - J. Z. Ozog and J.A. Morrison, J. Chem. Ed., 60, 72, P. W. Atkins, Physical Chemistry, 6th edition, Oxford University Press, Oxford, R. Chang, Physical Chemistry for the Chemical and Biological Sciences, 3ª Edição, University Science Books, California, aze%c3%b3tropo+acetona+clorof%c3%b3rmio&source=bl&ots=jx_vu7sbpf &sig=kquo6dyl-elpweo9dadzkv93v_k&hl=pt- PT&sa=X&ei=RI5_UefZHI2KhQeun4HYCg&ved=0CEUQ6AEwAw#v=onepage &q=aze%c3%b3tropo%20acetona%20clorof%c3%b3rmio&f=false