Assumindo que a lei de Raoult possa ser aplicada, faça os seguintes cálculos para o sistema Benzeno (1) / Tolueno (2):
Por que a lei de Raoult pode ser considerada um ótimo modelo de ELV para esse sistema em específico?
Por que a lei de Raoult pode ser considerada um ótimo modelo de ELV para esse sistema em específico?
Passo 1
O enunciado trata de um sistema binário formado por benzeno (1) e tolueno (2) e pede para justificar por que, ao descrever o equilíbrio líquido‐vapor (ELV), podemos usar a lei de Raoult como um “ótimo modelo” para esse par de componentes. Vamos precisar entender o conceito de solução ideal e as hipóteses por trás da lei de Raoult.
Passo 2
A lei de Raoult afirma que, em solução ideal, a pressão parcial de cada componente
na fase vapor é dada por
onde
é a fração molar de
no líquido e
é a pressão de vapor pura de
à mesma temperatura. As hipóteses de solução ideal exigem que não haja interações específicas (como ligações de hidrogênio) que diferenciem as interações
,
e
. Em tal caso, o calor de mistura
e o volume de mistura
são praticamente nulos.
Passo 3
No sistema benzeno/tolueno:
- As duas moléculas são não polares e de tamanho e geometria muito semelhantes (a diferença é apenas um grupo metil a mais no tolueno).
- Ambas interagem principalmente por forças de dispersão de London, sem interações específicas adicionais.
- Experimentalmente, verifica-se que
e em toda a faixa de composição.
Esses fatores fazem com que as interações cruzadas
sejam praticamente iguais às interações
e
, garantindo comportamento ideal.
Resposta
A lei de Raoult é um ótimo modelo para o sistema benzeno/tolueno porque as moléculas são muito parecidas em tamanho e polaridade, interagem basicamente por forças de dispersão idênticas e apresentam
e
desprezíveis, satisfazendo as condições de solução ideal.