O diagrama pressão de vapor-composição do sistema clorofórmio-éter propílico, a
, sugere a tendência à formação de um composto entre os componentes da solução. Trace, de forma qualitativa, as curvas que dão a variação da pressão de vapor de cada componente, assim como da pressão total da solução com a composição, nessa temperatura. As pressões de vapor dos componentes quando puros são, respectivamente, 700 e 800 torr. Apesar de que as curvas traçadas sejam apenas qualitativas, cuide que sua forma geral obedeça às Leis de Raoult e de Henry nos intervalos de composição correspondentes. Para esse sistema, a constante de Henry (
) vale 500 torr para o éter e 300 torr para o clorofórmio.
Passo 1
Beleza, vamos resumir o que a questão está pedindo. Estamos trabalhando com um sistema formado por clorofórmio e éter propílico a 60°C. A pressão de vapor dos componentes puros são 700 torr para o clorofórmio e 800 torr para o éter. A questão sugere que esses componentes tendem a formar um composto, ou seja, podem formar um azeótropo. Além disso, temos as constantes de Henry para cada componente:
torr para o éter e
torr para o clorofórmio. Para resolver isso, vamos precisar entender as Leis de Raoult e Henry e como elas se aplicam em diferentes faixas de composição da solução.
Passo 2
Primeiro, vamos recapitular o que são as Leis de Raoult e Henry:
-
Lei de Raoult: Para soluções ideais, a pressão de vapor de cada componente é proporcional à sua fração molar na solução. Matematicamente,
, onde é a pressão parcial do componente , é a fração molar e é a pressão de vapor do componente puro. -
Lei de Henry: Em soluções diluídas, a pressão de vapor de um componente é proporcional à sua fração molar, mas com uma constante diferente. A equação é
, onde é a constante de Henry para o componente .
Passo 3
Vamos analisar como aplicar essas leis no nosso sistema:
-
Para o clorofórmio (
): - Quando a fração molar de clorofórmio (
) é alta (perto de 1), a Lei de Raoult é válida. - Quando
é baixa (perto de 0), a Lei de Henry se aplica.
- Quando a fração molar de clorofórmio (
-
Para o éter propílico (
): - Similarmente, quando
é alta, usamos a Lei de Raoult. - Quando
é baixa, aplicamos a Lei de Henry.
- Similarmente, quando
Passo 4
Vamos calcular as pressões parciais utilizando as duas leis:
-
Clorofórmio:
- Raoult:
torr - Henry:
torr
- Raoult:
-
Éter Propílico:
- Raoult:
torr - Henry:
torr
- Raoult:
Passo 5
Agora, vamos identificar em qual intervalo de composição cada lei se aplica:
-
Para clorofórmio:
- Raoult quando
é grande. - Henry quando
é pequeno.
- Raoult quando
-
Para éter propílico:
- Raoult quando
é grande. - Henry quando
é pequeno.
- Raoult quando
Isso significa que, no gráfico de pressão de vapor versus composição, teremos duas regiões para cada componente, uma onde a pressão segue a Lei de Raoult e outra onde segue a Lei de Henry.
Passo 6
Vamos esboçar as curvas qualitativamente:
-
Clorofórmio:
- Começa com uma inclinação mais baixa (Lei de Henry) quando
é pequeno. - Transita para uma inclinação maior (Lei de Raoult) à medida que
aumenta.
- Começa com uma inclinação mais baixa (Lei de Henry) quando
-
Éter Propílico:
- Começa com uma inclinação mais baixa (Lei de Henry) quando
é pequeno. - Transita para uma inclinação maior (Lei de Raoult) à medida que
aumenta.
- Começa com uma inclinação mais baixa (Lei de Henry) quando
-
Pressão Total:
- É a soma das pressões parciais:
. - A curva resultante mostrará um mínimo indicando a formação de um azeótropo.
- É a soma das pressões parciais:
Resposta
As curvas de pressão de vapor para clorofórmio e éter propílico serão compostas por duas partes cada, obedecendo as Leis de Henry e Raoult conforme a composição. A pressão total da solução apresentará um mínimo, indicando a formação de um composto azeotrópico. Portanto, qualitativamente, as curvas mostradas terão transições suaves entre as regiões de Lei de Henry e Lei de Raoult, com a curva de pressão total tendo uma forma de “U” indicando o azeótropo.