Calcule a composição da fase vapor de equilíbrio de uma mistura líquida de hexanoágua a
, assumindo que hexano e água são completamente imiscíveis. As pressões de vapor dos componentes puros podem ser calculadas equação de Antoine:
Em que a pressão de vapor
está em Torr e a temperatura em
.
As constantes A, Be C são dadas da tabela a seguir
Hexano
Água
A
6,87
8,08
B
1168,72
1730,63
C
224,21
233,43
As constantes A, Be C são dadas da tabela a seguir
| Hexano | Água | |
| A | 6,87 | 8,08 |
| B | 1168,72 | 1730,63 |
| C | 224,21 | 233,43 |
Passo 1
O que o problema pede: calcular a composição da fase vapor em equilíbrio (frações molares no vapor) de uma mistura de hexano e água a
, supondo que hexano e água são completamente imiscíveis.
Informações fornecidas (peguei os valores diretamente da tabela do enunciado):
Constantes de Antoine para cada componente:
Observação clara das perguntas: calcular as frações molares no vapor
e
à
.
Passo 2
Modelo físico e equações que vamos usar (aula rápida e prática):
- Como os líquidos são completamente imiscíveis, cada fase líquida se comporta como “pura” em sua superfície; portanto a pressão parcial de cada componente no vapor em equilíbrio é igual à sua pressão de vapor pura à temperatura dada (caso ideal simplificado). Em outras palavras, para cada componente
temos:
- A pressão total é a soma das pressões parciais (Lei de Dalton):
- A fração molar no vapor do componente
é:
- Para obter
vamos usar a equação de Antoine (logaritmo em base 10; em Torr, em ):
Portanto, para calcular a pressão em Torr:
Explicando as variáveis:
são constantes da tabela para o componente
,
é a temperatura em
, e
aqui é
. Depois de achar
em Torr, usamos as fórmulas acima para obter
.
Passo 3
Cálculo detalhado para o hexano (peguei
da tabela):
Para voltar do log à pressão:
(Arredondei para três algarismos significativos:
.)
Passo 4
Cálculo detalhado para a água (peguei
da tabela):
Voltando do log à pressão:
(Arredondei para três algarismos significativos:
.)
Passo 5
Cálculo da pressão total e das frações molares no vapor:
Frações molares no vapor:
Verificação rápida:
(arredondamento ok). Interpretação física: o vapor é rico em hexano porque o hexano tem pressão de vapor muito maior que a da água a
.