Planilha dos dados de ELV para o sistema acetona (1) + clorofórmio (2) à temperatura de
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69,38 | 0,000 | 0,000 |
66,11 | 0,104 | 0,066 |
63,07 | 0,198 | 0,153 |
61,25 | 0,298 | 0,269 |
60,60 | 0,401 | 0,414 |
62,01 | 0,502 | 0,562 |
64,53 | 0,591 | 0,676 |
68,29 | 0,695 | 0,793 |
72,75 | 0,797 | 0,879 |
77,13 | 0,865 | 0,946 |
81,75 | 1,000 | 1,000 |
- Constantes da Equação de Antoine:
em que em mmHg e em
Composto |
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Acetona | 16,6513 | 2940,46 |
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Clorofórmio | 15,9732 | 2696,79 |
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- Pressão de vapor para misturas líquidas - Lei de Raoult:
em que é a pressão de vapor do constituinte na temperatura de operação, e é a fração molar de na fase líquida. - Composição do vapor - Lei de Dalton:
em que é a pressão parcial de um dado constituinte na fase gasosa. A fração molar da fase gasosa é dada por: em que é a fração molar da fase gasosa. - Coeficiente de distribuição:
- Volatilidade relativa:
em que é a volatilidade relativa.
Passo 1
Beleza, vamos dar uma olhada no que a questão está pedindo. Temos uma tabela com dados de Equilíbrio de Fases Líquido-Vapor (ELV) para um sistema formado por acetona e clorofórmio a 50°C. A matéria principal aqui envolve termodinâmica, especificamente o uso das Leis de Raoult e Dalton para determinar propriedades como pressão de vapor, composição das fases e coeficientes de distribuição.
Para resolver isso, vamos precisar usar:
- Equação de Antoine para calcular a pressão de vapor de cada componente.
- Lei de Raoult para determinar a pressão total da mistura.
- Lei de Dalton para encontrar as frações molares na fase vapor.
- Coeficiente de Distribuição (K_i) e Volatilidade Relativa (α_ij) para analisar como os componentes se distribuem entre as fases.
Passo 2
Primeiro, precisamos calcular a pressão de vapor pura de cada componente (acetona e clorofórmio) a 50°C usando a Equação de Antoine, que é dada por:
Onde:
-
é a pressão de vapor em mmHg -
é a temperatura em Kelvin
Vamos converter 50°C para Kelvin:
Passo 3
Agora, aplicamos a Equação de Antoine para cada componente.
Para a Acetona:
Para o Clorofórmio:
Passo 4
Agora que temos as pressões de vapor puras, vamos calcular a pressão total da mistura usando a Lei de Raoult:
Onde
é a fração molar na fase líquida de cada componente.
Vamos escolher, por exemplo, um ponto da tabela onde
(acetona) e
(clorofórmio).
Sabemos que
.
Convertendo para kPa (1 mmHg ≈ 0,133 kPa):
Passo 5
Agora, vamos usar a Lei de Dalton para encontrar as frações molares na fase vapor (
):
Onde
.
Para a acetona:
Para o clorofórmio:
Passo 6
Com as frações molares na fase líquida (
) e na fase vapor (
), podemos calcular os Coeficientes de Distribuição (
):
Para a acetona:
Para o clorofórmio:
Passo 7
Finalmente, vamos calcular a Volatilidade Relativa (
):
Escolhendo
e
:
Resposta
Após realizar os cálculos passo a passo, obtivemos que o coeficiente de distribuição para a acetona é aproximadamente 1,147, para o clorofórmio é 0,943, e a volatilidade relativa entre acetona e clorofórmio é 1,217.