Propriedades Molares e de Mistura - Conceitos e Aplicações

Propriedade molar De espécies puras TPz ctes Propriedade da mistura Uso de propriedade de mistura Uso de propriedade parciais molares i nc i i T n n P K dn dP P K dT T K dK i i 1 nc i niKi K 1 TP ctes TPz ctes nc i xiKi k 1 mis nc i i i K n k K 1 mis nc i i i k x k k 1 Determinados experimentalmente com postulação de modelos de mistura Cálculo de uma propriedade de uma mistura multicomponente a partir das propriedades das substâncias puras que formam a mistura Propriedade molarespecífica da substância pura i jx T P i tot i x K n K 1 Exemplos Se Ki é uma propriedade de uma substância pura a propriedade intensiva molar derivada desta propriedade é dada por ki Ki ni Ki Mas se nc1 quando o sistema é constituído por uma substância pura ki Ki lim xi 1 III Quando a fração molar de uma espécie i tende a zero diluição infinita escrevese a propriedade parcial molar como Ki Ki lim xi 0 IV Observações Koretsky p 240 1 A propriedade parcial molar de i pode ser vista como a contribuição do componente i para a propriedade total da mistura 2 A diferença Ki ki compara como a substância se comporta na mistura em relação a como ela se comporta sozinha Se esse número for zero a substância se comporta na mistura de forma idêntica a como ela se comporta como substância pura Ao contrário se esse número for grande as interações da sustância na mistura são muito diferentes de quando ela está sozinha A propriedade de mistura descreve quanto uma determinada propriedade varia como resultado do processo de mistura Koretsky 2007 Importante 1 O volume de mistura de dois ou mais gases ideais é nulo ou seja Δvmis 0 2 A entalpia de mistura de dois ou mais gases ideais é nula ou seja Δhmis 0 3 A entropia de mistura de dois ou mais gases ideais é dada pela expressão ΔSmis R Σ i1 até nc yi ln yi 4 A entalpia de mistura de duas ou mais espécies químicas que foram uma solução líquida ideal é nula ou seja Δhmis 0 Exercício 02 adaptado do exercício 620 de Koretsky Para um determinado sistema binário em que a temperatura e pressão são mantidas constantes o volume molar em cm³mol é dado pela seguinte expressão v 100xa 90xb 25xa xb Pedese a o volume molar da espécie a pura b a expressão do volume parcial molar de a em função de xb c o volume parcial molar de a em diluição infinita d a expressão do volume molar de mistura O valor será positivo negativo ou nulo Resposta 100 cm³mol VA 100 25xb² 1025 cm³mol Δvmis 25 xa xb 0 Interprete o sinal Exercício 04 exercício 625 de Koretsky Considere uma mistura binária entre as substâncias 1 e 2 cujos volumes parciais molares em cm³mol são conhecidos na forma do gráfico abaixo No gráfico estão indicadas algumas medidas Para uma mistura contendo 1 mol da substância 1 e 4 moles da substância 2 determine a os volumes parciais molares de 1 e de 2 na composição da mistura b os volumes molares das substâncias 1 e 2 c o volume molar da mistura e o volume ocupado pela mistura d o volume de mistura e o volume molar de mistura Resposta 467 e 698 cm³mol 50 70 cm³mol 6518 cm³mol 3258 cm³ 45 cm³ 09 cm³mol Exercício 06 Desejase produzir uma solução de metanol em água a 424ºC com fração molar de metanol de 06 a partir da mistura de metanol e água puros A vazão molar de água deionizada introduzida no misturador é de 14 mols As temperaturas das correntes de água e metanol introduzidas no misturador são idênticas Há duas possibilidades de se proceder com a mistura caso A o misturador é operado adiabaticamente caso B o misturador é operado isotermicamente e há uma camisa de troca térmica no misturador São conhecidas as seguintes propriedades as capacidades caloríficas a pressão constante da água e do metanol dadas pelas expressões a seguir a entalpia e o volume de mistura em função da composição de água na mistura binária metanolágua dadas pelos gráficos a seguir extraído de Koretsky 2007 Pedese obter a a temperatura com que as correntes de entrada precisam ser alimentadas e a elevação ocorrida na temperatura b o calor que deve ser retirado da câmara de mistura Resposta 361ºC 63ºC 1750 W entalpia de mistura 500 Jmol Equação de GibbsDuhem Diferenciandose a expressão de GibbsDuhem acima em relação à fração molar da espécie química A obtémse i Exercício 05 exercício 634 de Koretsky O volume parcial molar de benzeno em ciclohexano a 30ºC em cm³mol é determinado pela seguinte expressão sendo xA a fração molar de benzeno Obtenha uma expressão para o volume parcial molar do ciclohexano sabendose que a 30ºC a densidade do ciclohexano é 0768 gcm³ e que a massa molar do ciclohexano é 8416 gmol Resposta