A substância N-formilmorfolina (NFM) apresenta boa compatibilidade com componentes aromáticos e não é totalmente miscível com hidrocarbonetos lineares. Por este motivo este solvente é utilizado para auxiliar na separação de aromáticos e parafinas. O NFM e n-heptano se separam em duas fases líquidas em 333 K , com uma solubilidade mútua de aproximadamente
em base molar em cada fase. Já com m-xileno, o NFM é miscível em qualquer proporção nesta temperatura. Construa um esboço do diagrama de fases ternário para esta mistura na temperatura de 333 K .
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício sobre o diagrama de fases ternário! A questão fala sobre uma mistura de três substâncias: N-formilmorfolina (NFM), n-heptano e m-xileno, a uma temperatura de 333 K. Precisamos construir um esboço desse diagrama de fases, usando informações sobre a miscibilidade e solubilidade dos componentes.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que é um diagrama de fases ternário. É um gráfico que mostra como três componentes diferentes se comportam quando misturados, indicando as regiões onde eles estão todos miscíveis ou onde se separam em fases distintas.
Passo 3
Agora, vamos identificar as informações que temos:
- NFM e n-heptano se separam em duas fases líquidas a 333 K, com solubilidade mútua de cerca de 5% em base molar em cada fase.
- NFM e m-xileno são totalmente miscíveis em qualquer proporção nessa temperatura.
Passo 4
Sabemos que miscibilidade significa que duas substâncias se misturam completamente, formando uma única fase. Quando duas substâncias não são totalmente miscíveis, elas formam duas fases distintas. No nosso caso, NFM e m-xileno são totalmente miscíveis, enquanto NFM e n-heptano formam duas fases com baixa solubilidade mútua.
Passo 5
Vamos começar a esboçar o diagrama ternário. Imagine um triângulo equilátero onde cada vértice representa 100% de um dos componentes:
- Vértice superior: NFM
- Vértice inferior esquerdo: n-heptano
- Vértice inferior direito: m-xileno
Passo 6
Como NFM e m-xileno são totalmente miscíveis, a linha que conecta esses dois vértices será uma única fase contínua. Já entre NFM e n-heptano, temos pouca miscibilidade (5%), então perto dessa linha teremos uma região de duas fases, indicando a separação.
Passo 7
Finalmente, considerando todas as combinações, o diagrama mostrará:
- Uma grande região onde NFM e m-xileno estão misturados.
- Áreas próximas à linha entre NFM e n-heptano mostrando a separação em duas fases devido à baixa solubilidade.
- A interação entre n-heptano e m-xileno dependerá da miscibilidade entre eles, que não foi especificada, então assumimos que são parcialmente miscíveis ou não, dependendo do contexto.
Resposta
O esboço do diagrama de fases ternário para a mistura de NFM, n-heptano e m-xileno a 333 K apresenta uma grande região de miscibilidade entre NFM e m-xileno, enquanto nas proximidades da linha entre NFM e n-heptano há uma área indicando a separação em duas fases líquidas devido à baixa solubilidade mútua de 5% em cada fase.