Disminucion De La Presion De Vapor

DISMINUCION DE LA PRESION DE VAPOR

CONCEPTOS BÁSICOS: PRESIÓN DE VAPOR.

Consideraciones:

Una de las características más importantes de los líquidos es su capacidad para evaporarse, es decir, la tendencia de las partículas de la superficie del líquido, a salir de la fase líquida en forma de vapor.

No todas las partículas de líquido tienen la misma Energía Cinética, es decir, no todas se mueven a igual velocidad sino que se mueven a diferentes velocidades.

Solo las partículas más energizadas (con mayor energía) pueden escaparse de la superficie del líquido a la fase gaseosa.

En la evaporación de líquidos, hay ciertas moléculas próximas a la superficie con suficiente energía como para vencer las fuerzas de atracción del resto (moléculas vecinas) y así formar la fase gaseosa.

Importante:

Cuanto mas débiles son las fuerzas de atracción intermoleculares, mayor cantidad de moléculas podrán escapar a la fase gaseosa.

Si un líquido está en un recipiente sellado puede parecer que no existiera evaporación, pero experimentos cuidadosos demuestran quelas moléculas continúan abandonando el líquido.

Algunas moléculas de vapor regresan a la fase líquida, ya que a medida que aumenta la cantidad de moléculas de fase gaseosa aumenta la probabilidad de que una molécula choque con la superficie del líquido y se adhiera a él.

A medida que pasa el tiempo, la cantidad de moléculas que regresan al líquido iguala exactamente a las que escapan a la fase de vapor. Entonces, el número de moléculas en la fase gaseosa alcanza un valor uniforme.

Factores que afectan la presión de vapor: Experimentalmente se ha comprobado que:

i) Para un líquido la presión de vapor aumenta a medida que aumenta la temperatura.

ii) Líquidos diferentes a la misma temperatura presentan presiones de vapor diferentes.

La presión de vapor de un disolvente desciende cuando se le añade un soluto no volátil.

Este efecto es el resultado de dos factores:

• La disminución del número de moléculas del disolvente en la superficie libre.

• La aparición de fuerzas atractivas entre las moléculas del soluto y las moléculas del disolvente, dificultando su paso a vapor.

Si un soluto es no volátil la presión de vapor de su disolución es menor que la del disolvente puro. Así que la relación entre la presión de vapor y presión de vapor del disolvente depende de la concentración del soluto en la disolución. Esta relación está dada por la ley de Raoult, que establece que la presión parcial de un disolvente sobre una disolución está dada por la presión de vapor del disolvente puro, multiplicada por la

fracción molar del disolvente en la disolución. Una fuerza motora en los procesos físicos y químicos es el incremento del desorden: a mayor desorden creado, más favorable es el proceso. La vaporización aumenta el desorden de un sistema porque las moléculas en el vapor no están tan cercanamente empacadas y por lo tanto tienen menos orden que las del

líquido. Como en una disolución está más desordenada que el disolvente puro, la diferencia en el desorden entre una disolución y un vapor es menor que la que se da entre un disolvente puro y un vapor. Así las moléculas del líquido tienen menor tendencia a abandonar el disolvente para transformarse en vapor.

Cuando se prepara una solución con un disolvente puro y un soluto no volátil (que se transformará en gas) y se mide su presión, al compararla con la presión de vapor de su solvente puro (medidas a la misma temperatura) se observa que la de la solución es menor que la del solvente. Esto es consecuencia de la presencia del soluto no volátil. A su vez, cuando se comparan las presiones de vapor de dos soluciones de igual composición y diferente concentración, aquella solución más concentrada tiene menor presión de vapor. El descenso de ésta se produce por dos razones: por probabilidad, pues es menos probable que existan moléculas de disolvente en el límite de cambio, y por cohesión, pues las moléculas de soluto atraen a las de disolvente por lo que cuesta más el cambio.

Consideremos la disolución de un soluto no volátil en un disolvente. Con el término no volátil queremos decir que la contribución del soluto a la presión de vapor de la disolución es despreciable.

Esta condición se cumple para casi todos los solutos sólidos, pero no para los solutos líquidos o gaseosos. La presión de vapor de la disolución P es por lo tanto debida únicamente a la presencia del disolvente A. Para simplificar, supondremos que las presiones son lo suficientemente bajas como para considerar que todos los gases son ideales. Cuando esto no sea así, será necesario sustituir las presiones por fugacidades.

(1) (2)

A partir de la ecuación 1 para las disoluciones de no electrolitos y de la ecuación 2 para las disoluciones de electrolitos, la presión de vapor de la disolución es

(3)

Donde se emplea la escala de fracciones molares para definir el coeficiente del disolvente .El cambio de la presión de vapor con respecto al disolvente puro Utilizando (3) se obtiene

(4)

La medida de presiones de vapor en la disolución permite la determinación de . Utilizando seguidamente la ecuación de Gibbs-Duhem se obtiene del soluto.

Si la disolución es muy diluida, entonces y (5)

Para un único soluto que no se disocia, 1-XA es igual a la fracción del soluto XB y en estas condiciones, es independiente de la naturaleza de B y solo depende de su fracción molar en la disolución.

El punto normal de congelación o punto de fusión de una sustancia pura es la temperatura a la cual las fases sólida y líquida están en equilibrio bajo la presión de 1 atm. Aquí el equilibrio significa que existe la misma tendencia de que el sólido pase al estado líquido que para el proceso inverso, ya que el líquido y el sólido tienen la misma tendencia de escape. En la figura 5 se asigna arbitrariamente el valor de 0 ºC a la temperatura To, cuando se trata de agua saturada con aire a la presión de 1 atm. El punto triple del agua libre del aire, en el que el sólido, el líquido y el vapor están en equilibrio, se encuentra a una presión de 4,58 mm de Hg y a una temperatura de 0,0098 ºC, no coincidiendo exactamente con el punto de congelación ordinario del agua a la presión atmosférica, como se explicó en la página 101, sino que más bien es el punto de congelación del agua bajo la presión de su propio vapor.

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