- Na tabela abaixo estão indicados dados experimentais de equilíbrio líquido-vapor para a mistura n-pentano (1) - n-hexano (2) a 308,7 K (El-Nikheli & Rice, Fluid Phase Equilibria, 1995, 107, p. 257267).
P (kPa)
31,70
0,0000
0,0000
37,96
0,0645
0,2250
42,56
0,1444
0,3632
48,40
0,2116
0,4585
52,16
0,2908
0,5677
58,36
0,3631
0,6568
67,70
0,4822
0,7433
74,80
0,5556
0,7994
85,96
0,6894
0,8823
94,66
0,8267
0,9315
100,63
1,0000
1,0000
Pergunta-se:
a. Quais são as pressões de vapor dos dois constituintes puros na temperatura de 308,7 K?
b. Partindo de uma mistura equimolar na fase vapor, caso a pressão do sistema fosse aumentada, quais seriam as composições do líquido e vapor: (i) na condição de vapor saturado; (ii) na pressão de 55 kPa .
c. Partindo de
de uma mistura equimolar na fase vapor, a uma pressão de 55 kPa , quais seriam as quantidades de vapor e de líquido no equilíbrio? Supondo que você não dispusesse dos dados experimentais supracitados, sendo dadas as pressões de vapor do n-pentano e do n-hexano (pressão de vapor do n-pentano a
é
e a pressão de vapor do
-hexano a
é
), e assumindo que a lei de Raoult seja uma adequada descrição do equilíbrio líquido-vapor (ELV) das misturas n-pentano/n-hexano, calcule: (i) A pressão de ponto de bolha e a composição da fase vapor para a mistura líquida com composição
a
; (ii) A pressão de ponto de orvalho e a composição da fase líquida para a mistura vapor com composição ynpentano
a
.
P (kPa) |
|
|
31,70 | 0,0000 | 0,0000 |
37,96 | 0,0645 | 0,2250 |
42,56 | 0,1444 | 0,3632 |
48,40 | 0,2116 | 0,4585 |
52,16 | 0,2908 | 0,5677 |
58,36 | 0,3631 | 0,6568 |
67,70 | 0,4822 | 0,7433 |
74,80 | 0,5556 | 0,7994 |
85,96 | 0,6894 | 0,8823 |
94,66 | 0,8267 | 0,9315 |
100,63 | 1,0000 | 1,0000 |
a. Quais são as pressões de vapor dos dois constituintes puros na temperatura de 308,7 K?
b. Partindo de uma mistura equimolar na fase vapor, caso a pressão do sistema fosse aumentada, quais seriam as composições do líquido e vapor: (i) na condição de vapor saturado; (ii) na pressão de 55 kPa .
c. Partindo de
Passo 1
O enunciado trata de equilíbrio líquido–vapor (ELV) de uma mistura binária n-pentano (
)–n-hexano (
) a
e pede:
- (a) as pressões de vapor dos puros;
- (b) para uma mistura equimolar em vapor, ao aumentar a pressão, achar as composições nos pontos de orvalho (vapor saturado) e à
; - (c) para
mol dessa mistura vapor a , determinar quantidades de líquido e vapor em equilíbrio (lever-rule); - (d) supondo Raoult e dadas
e a : (i) ponto de bolha e para ; (ii) ponto de orvalho e para .
Vamos usar leitura/interpolação de dados experimentais, balanço de matéria e lei de Raoult.
Passo 2
(a) Nas extremidades da tabela encontram-se as composições puras:
Logo,
Passo 3
(b)(i) Para vapor equimolar (
), o ponto de orvalho é a pressão em que a curva de vapor (
vs.
) atinge
. Entre
fazemos interpolação linear:
A composição líquida no orvalho (
) obtém-se pela mesma fração entre
Passo 4
(b)(ii) A
está entre as curvas de bolha e de orvalho, logo há duas fases.
– Composição líquida ( ) na curva de bolha (dados de bolha em
e
):
– Composição líquida (
– Composição vapor (
) na curva de orvalho (mesma fração entre
e
):
Passo 5
(c) Temos
mol de mistura com
a
. Seja
mol de líquido (
) e
mol de vapor (
), com
Substituindo
:
Passo 6
(d)(i) Ponto de bolha a
para
usando Raoult:
Composição do vapor:
Passo 7
(d)(ii) Ponto de orvalho para
a
:
Composição do líquido:
Resposta
a)
,
.
b)(i)
,
.
b)(ii) Em :
,
.
b)(ii) Em
c)
,
.
d)(i)
,
.
d)(ii) ,
.
d)(ii)