Suponha que o vapor seja composto com
de benzeno e
de tolueno, e novamente seja coletado, condensado e depois evaporado mais uma vez, de modo a entrar em equilíbrio com o seu vapor. Qual é a composição deste novo vapor? Na segunda evaporação produziu mais vapor de qual componente? O que se observou quando se utilizou o processo evaporação-condensação, justifique sua resposta.
Passo 1
Beleza, vou resumir: temos um vapor com 63 % de benzeno e 37 % de tolueno que a gente condensa totalmente, pega esse líquido, evapora de novo até entrar em equilíbrio e quer saber qual a composição do vapor dessa segunda evaporação. Isso é um problema de equilíbrio vapor-líquido ideal usando a Lei de Raoult. A gente vai precisar da fórmula
e também da relação inversa pra achar
a partir de
.
Passo 2
Primeiro, a gente transforma a composição do vapor inicial (
,
) na composição do líquido condensado (
).
Da Lei de Raoult:
Da Lei de Raoult:
É mais fácil usar a razão:
Como
, dá
Passo 3
Agora evaporamos esse líquido (
) e formamos o vapor de novo. A composição desse segundo vapor é
Basta substituir
e
:
Se você faz a conta vai ver que tudo cancela e sobra
Passo 4
Ou seja, o vapor da segunda evaporação tem a mesma composição do primeiro: 63 % de benzeno e 37 % de tolueno. Como sempre o benzeno é mais volátil (
), a segunda evaporação libera mais moléculas de benzeno do que de tolueno.
Passo 5
O que se observa é que não houve alteração na composição vapor-líquido depois de condensar e evaporar tudo de novo. Por quê? Porque, numa mistura ideal, quando você condensa totalmente e depois evapora totalmente à mesma temperatura e pressão, volta ao mesmo ponto de equilíbrio (mesmas frações). Para “melhorar” a separação você precisaria remover seletivamente parte das fases (tipo destilação fracionada com várias etapas), não apenas condensar e reevaporar tudo.
Resposta
- A composição do novo vapor é 63 % de benzeno e 37 % de tolueno.
- Produziu mais vapor de benzeno.
- Observou-se que o processo condensar-evaporar não mudou a composição, porque, em equilíbrio ideal e sem retirar frações seletivamente, voltamos ao mesmo ponto de Raoult.