Em qual das seguintes misturas você espera que o componente 1 seja melhor representado pela Regra de Lewis da Fugacidade ? Explique.
- Mistura A: n-pentano (1) e n-hexano(2) ou,
- Mistura B: água (1) e n-hexano(2)
Passo 1
Então, a gente tem uma questão que pergunta em qual das duas misturas o componente 1 é melhor representado pela Regra de Lewis da Fugacidade. As misturas são:
- Mistura A: n-pentano (1) e n-hexano (2)
- Mistura B: água (1) e n-hexano (2)
Vamos trabalhar com conceitos de termodinâmica, especificamente sobre fugacidade, que é uma medida da tendência de uma substância de se mover de uma fase para outra. Vamos precisar entender o que é a Regra de Lewis e como ela se aplica a essas misturas.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que é fugacidade. É basicamente uma correção à pressão que usamos para levar em conta as interações reais entre as moléculas em uma mistura. A Regra de Lewis nos ajuda a estimar a fugacidade de um componente em uma mistura ideal, onde as interações entre diferentes moléculas são semelhantes às interações entre moléculas iguais.
A expressão matemática para a fugacidade (
) de um componente
em uma mistura ideal é:
onde:
-
é a fração molar do componente -
é a pressão total da mistura
Essa regra funciona bem quando as moléculas na mistura são semelhantes entre si.
Passo 3
Vamos analisar as duas misturas:
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Mistura A: n-pentano e n-hexano são ambos hidrocarbonetos, especificamente alcanos com cadeias lineares. Isso significa que eles têm estruturas moleculares semelhantes, com forças de dispersão de London predominantes.
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Mistura B: água é uma molécula polar com capacidade de formar ligações de hidrogênio, enquanto n-hexano é um hidrocarboneto não polar. Aqui, temos uma grande diferença nas interações intermoleculares.
Passo 4
De acordo com a Regra de Lewis, a fugacidade de um componente é melhor representada quando as espécies na mistura têm interações moleculares semelhantes.
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Na Mistura A, tanto o n-pentano quanto o n-hexano são não polares e interagem principalmente por forças de dispersão, o que significa que suas interações são bastante semelhantes. Isso faz com que a Regra de Lewis seja uma boa aproximação para calcular a fugacidade nesse caso.
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Na Mistura B, a água e o n-hexano têm interações muito diferentes. A água forma ligações de hidrogênio, enquanto o n-hexano interage por forças de dispersão. Essas diferenças significativas nas interações moleculares tornam a Regra de Lewis inadequada para esta mistura.
Resposta
A Mistura A (n-pentano e n-hexano) é onde o componente 1 é melhor representado pela Regra de Lewis da Fugacidade, já que os componentes têm interações moleculares semelhantes.