Para cada um dos seguintes sistemas em equilíbrio, calcule o número de graus de liberdade (L) e prediga de forma razoável suas variáveis intensivas independentes (desconsidere a ionização da água).
sacarose sólida, ribose sólida e uma solução aquosa de sacarose e ribose;
sacarose sólida, ribose sólida e uma solução aquosa de sacarose e ribose;
Passo 1
O enunciado pede que apliquemos a Regra de Gibbs (a “Regra da Fase”) para encontrar o número de graus de liberdade
onde
é o número de componentes independentes e
é o número de fases em equilíbrio. Além disso, devemos indicar quais variáveis intensivas bastam para caracterizar cada sistema (por exemplo, temperatura, pressão e composições).
Passo 2
Para sacarose sólida:
– há apenas um componente químico (sacarose), então .
– existe apenas uma fase sólida pura, logo .
Pela regra de Gibbs,
– há apenas um componente químico (sacarose), então
– existe apenas uma fase sólida pura, logo
Pela regra de Gibbs,
Variáveis intensivas independentes razoáveis para definir o estado da sacarose sólida são a temperatura
e a pressão
.
Passo 3
Para ribose sólida o raciocínio é idêntico:
– componente: ribose ,
– fase: única fase sólida ,
– componente: ribose
– fase: única fase sólida
As variáveis intensivas independentes podem ser escolhidas como temperatura
e pressão
.
Passo 4
Para a solução aquosa de sacarose e ribose:
– componentes independentes: sacarose, ribose e água, logo .
– só há uma fase líquida homogênea, então .
Pela regra de Gibbs,
– componentes independentes: sacarose, ribose e água, logo
– só há uma fase líquida homogênea, então
Pela regra de Gibbs,
Podemos escolher como quatro variáveis intensivas independentes:
- a temperatura
, - a pressão
, - a fração molar (ou massa) de sacarose na fase líquida,
, - a fração molar (ou massa) de ribose na fase líquida,
.
(As frações satisfazem, mas só precisamos de duas delas como independentes.)
Resposta
Sacarose sólida:
. Variáveis:
e
.
Ribose sólida:
. Variáveis:
e
.
Solução aquosa de sacarose e ribose:
. Variáveis:
,
,
e
.