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

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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 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
Gabarito
Etapa 1.(a) Classifique o processo de mistura.

O gráfico indica um azeótropo de máximo: a temperatura de ebulição da mistura é maior que a dos componentes puros. Isso significa que as interações entre as moléculas de acetona e clorofórmio são mais fortes do que as interações nos líquidos puros (o hidrogênio ácido do clorofórmio forma ligação de hidrogênio com o oxigênio da acetona). O processo de mistura é, portanto, exotérmico.

Etapa 2.(b) Determine a composição de α\alpha, β\beta e γ\gamma.

O líquido α\alpha é equimolar: xacetona=0,50x_\text{acetona} = \pu{0,50}. Pelas linhas de amarração no diagrama:

α:xacetona=0,50β:yacetona=0,60γ:yacetona=0,70 \begin{aligned} \alpha &: x_\text{acetona} = \pu{0,50} \\ \beta &: y_\text{acetona} = \pu{0,60} \\ \gamma &: y_\text{acetona} = \pu{0,70} \end{aligned}

Etapa 3.(c) Determine as temperaturas de ebulição.

Pela curva azul (líquido): Teb(α)=64 °CTeb(γ)=61 °C \begin{aligned} T_\mathrm{eb}(\alpha) &= \pu{64 \degree C} \\ T_\mathrm{eb}(\gamma) &= \pu{61 \degree C} \end{aligned}

Etapa 4.(d) Determine o número de estágios.

Cada estágio corresponde a uma linha de amarração. Partindo de α\alpha (xacetona=0,50x_\text{acetona} = \pu{0,50}), são necessários 4 estágios para atingir uma mistura com 90%\pu{90}\% de acetona. N=4 N = \boxed{4}