Considere uma mistura binária de n-hexano (1) e n-heptano (2), que está em equilíbrio na temperatura de 60^circ C. Análises da composição na fase líquida revelam que x1=x2=0,5. Sabendo-se que determinações experimentais são onerosas no aspecto custo-tempo, e algumas vezes não são possíveis, responda as seguintes questões:
a. Que informação seria necessário para calcular a pressão que seria lida no manômetro, sem que haja necessidade de medidas experimentais?
b. Como poderia ser conhecida a composição da fase vapor?

Passo 1

Beleza, vamos lá! O enunciado nos fala de uma mistura binária composta por n-hexano e n-heptano, que estão em equilíbrio a 60°C. A composição na fase líquida é igual para os dois componentes, ou seja, . A matéria que vamos precisar aqui é de equilíbrio líquido-vapor, e para resolver as questões, vamos precisar entender sobre pressões de vapor e como elas se relacionam com a composição das fases.

Passo 2

Questão a: Para calcular a pressão que será lida no manômetro sem precisar fazer medições experimentais, precisamos saber as pressões de vapor dos componentes puros (n-hexano e n-heptano) à temperatura de 60°C. Essas pressões de vapor nos permitem aplicar a Lei de Raoult, que relaciona a pressão total da mistura com as pressões parciais de cada componente.
A Lei de Raoult é dada por:
P = x1 P1^sat + x2 P2^sat
onde:
  • é a pressão total da mistura,
  • e são as frações molares dos componentes na fase líquida,
  • e são as pressões de vapor dos componentes puros.

Passo 3

Questão b: Para conhecer a composição da fase vapor, a gente pode usar a relação entre as frações molares na fase vapor ( yi = PiP = xi Pi^satP e ) e as pressões de vapor dos componentes. Aqui, podemos usar a Lei de Dalton, que diz que a fração de cada gás na fase vapor é igual à razão entre a pressão parcial desse gás e a pressão total.
A relação fica assim:
onde:
  • é a fração molar do componente na fase vapor,
  • é a pressão parcial do componente ,
  • é a pressão total da mistura.
Usando as pressões de vapor dos componentes e a pressão total calculada na questão a, conseguimos determinar e .

Resposta

a. Para calcular a pressão no manômetro sem medidas experimentais, precisamos das pressões de vapor puras do n-hexano e do n-heptano a 60°C.
b. A composição da fase vapor pode ser determinada usando as pressões de vapor dos componentes e a pressão total da mistura aplicando a Lei de Dalton.

Exercícios relacionados