Considere o diagrama de fases para uma mistura líquida de acetona e clorofórmio, em temperatura ambiente e 1 atm.\pu{1 atm}.

Quando uma mistura equimolar é aquecida, ela entra em ebulição, possibilitando a marcação do ponto A, que representa o líquido α\alpha em ebulição e o ponto B, que representa o vapor β\beta, gerado pela vaporização do líquido α\alpha. O vapor β\beta pode ser condensado e em seguida vaporizado, gerando o vapor γ\gamma.

  1. Classifique o processo de mistura de acetona e clorofórmio como endotérmico ou exotérmico.

  2. Determine a composição de α\alpha, β\beta e γ.\gamma.

  3. Determine e as temperaturas de ebulição dos líquidos α\alpha e γ\gamma em 1 atm.\pu{1 atm}.

  4. Determine o número de estágios necessários para se obter uma mistura contendo 90%\pu{90}\% de acetona a partir do líquido α\alpha.

Gabarito 3D.40
Etapa 1. (a)

O gráfico indica um azeótropo de máximo, ou seja, a temperatura de ebulição aumenta quando as duas substâncias se misturam, ou seja, as substâncias quebram ligações fracas e formam ligações fortes quando se misturam, portanto o processo será exotérmico.

Etapa 2. (b)

Como α\alpha é uma mistura equimolar, a fração de ambos os componentes será 50%. Analisando o gráfico usando as linhas de amarração, vemos que o vapor β\beta possui 60% de acetona e 40% de clorofórmio. Após o vapor β\beta ser condensado e em seguida vaporizado temos uma nova linha de amarração em que podemos observar que o vapor γ\gamma possui 70% de acetona e 30% de clorofórmio. α:50%  acetona  50%  clorofoˊrmio\boxed{\alpha: 50\% \;\ce{acetona}\;50\%\;\text{clorofórmio}} β:60%  acetona  40%  clorfoˊrmio\boxed{\beta: 60\% \;\ce{acetona}\;40\%\;\text{clorfórmio}} γ:70%  acetona  30%  clorofoˊrmio\boxed{\gamma: 70\%\; \ce{acetona}\;30\%\;\text{clorofórmio}}

Etapa 3. (c)

Para analisar a temperatura de ebulição dos líquidos basta analisar a curva azul. Fazendo isso para α\alpha e γ\gamma vemos que suas temperaturas de ebulição são respectivamente 64°C e 61°C. α:64∘C\boxed{\alpha : 64^{\circ} \pu{C}} γ:61∘C\boxed{\gamma: 61^\circ \pu{C}}

Etapa 4. (d)

O número de estágios será o número de linhas de amarração necessários para se chegar a uma mistura 90% de acetona a partir de α\alpha. fazendo essa análise pelo gráfico vemos que são necessários 4 estágios para se obter a mistura 90% acetona. N=4\boxed{N =4 }