Presión de vapor – Físico-químico

La evaporación o vaporización son fenómenos que estamos acostumbrados a observar a diario, cuando la ropa se seca en el tendedero o incluso cuando olemos un perfume, estamos observando un cambio de fase donde las moléculas de agua o perfume escapan de la fase líquida a la fase gaseosa. . En un ambiente abierto este proceso se lleva a cabo de forma continua hasta que, por ejemplo, nuestra ropa se seca.

En un recipiente cerrado que contiene un líquido de una determinada sustancia, la evaporación también ocurre donde las moléculas con mayor energía cinética pueden escapar del líquido. Este vapor que se formó ejerce presión sobre el líquido, y cuando las dos fases entran en equilibrio termodinámico, esta presión se llama Presion de vapor.

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La presión de vapor es una medida de la volatilidad de una sustancia. Las sustancias con alta presión de vapor son más volátiles, mientras que las sustancias con baja presión de vapor son sustancias menos volátiles. La volatilidad, a su vez, depende de la naturaleza química de la sustancia y está estrechamente relacionada con las fuerzas que mantienen unidas las moléculas, las fuerzas de Van der Waals. Las sustancias que exhiben fuertes interacciones intermoleculares, como los enlaces de hidrógeno, tendrán una presión de vapor baja y, por lo tanto, una baja volatilidad. Por otro lado, las sustancias que interactúan débilmente, por las fuerzas de dispersión de Londres, por ejemplo, tendrán una presión de vapor más alta y, por lo tanto, serán más volátiles.

La presión de vapor depende en gran medida de la temperatura del sistema, cuanto mayor es la temperatura, mayor es la presión de vapor del compost. Esto es consistente con nuestra noción de cambio de fase, ya que cuanto mayor es la temperatura, más sustancias tienden a la fase gaseosa. Para muchos propósitos, es interesante saber cómo predecir la presión de vapor de sustancias a cualquier temperatura. En este sentido, se elaboraron algunas expresiones, una de ellas la ecuación de Clausius-Clapeyron que se derivó de argumentos termodinámicos:

Dónde es la presión de vapor en temperatura y es la entalpía de vaporización de la sustancia. Aunque útil, esta ecuación parte de un modelo ideal que no siempre es válido. De esta forma se derivó una segunda expresión de ésta, ajustando parámetros experimentales para obtener la llamada ecuación de Antoine:

Donde T es la temperatura y A, B y C son constantes específicas de la sustancia.

A cierta temperatura la presión de vapor del líquido será igual a la presión externa, cuando esto ocurre se observa que el líquido hierve. La temperatura de ebullición de una sustancia es entonces la temperatura a la que su presión de vapor es igual a su presión externa. Usando las ecuaciones anteriores con la presión deseada y teniendo los parámetros necesarios, es posible determinar la temperatura de ebullición de cualquier sustancia a una presión dada.

Referencia:

ATKINS, PW; PAULA, Julio de. Fisicoquímica. 8. ed. Río de Janeiro: LTC, 2008. 2 v. ISBN 9788521616009 (v.1).

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