Presión de vapor.

Presión de vapor

Autor 1: Johanna Bedoya Batero Autor 2: Danna Melissa Chamorro Pérez

Escuela de Química, Universidad tecnológica de Pereira, Risaralda, Colombia.

 24 de agosto de 2016

RESUMEN

La presión de vapor se define como la presión en la cual la fase liquida y el vapor se encuentran en equilibrio dinámico, su valor está en función de la temperatura y es independiente de las cantidades del líquido; para el cálculo de la entalpía de vaporización hay diferentes ecuaciones en la literatura científica, en este caso utilizamos la ecuación de Clausius y Clapeyron a partir de cinco valores de presión de vapor y temperatura de ebullición del propanol, los cuales presentan dependencia; estos valores fueron tomados experimentalmente utilizando un sistema de vacío, dando como resultado un valor cercano al ∆Hvapor teórico de 9894,837 cal/mol.

1. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

El calor de vaporización del propanol fue determinado teniendo en cuenta la ecuación de Clausius y Clapeyron, la cual relaciona la presión de vapor con la temperatura:

[pic 1]

 (1)

Donde, ∆Hvapor es el calor de vaporización de la sustancia, ∆V es el cambio de volumen durante el proceso de vaporización.

Para calcular la entalpia de vaporización es necesario conocer los volúmenes molares del vapor y del líquido en condiciones de equilibrio, situación difícil de conocer. Por lo tanto se hacen las siguientes suposiciones:

• Vgas >> Vlíquido
• ∆Hvapor no depende de la temperatura.
• El vapor se comporta idealmente por lo que n=1 :

      (2)[pic 2]

Con las suposiciones anteriores, la ecuación se transforma en:

   (3)[pic 3]

Al integrar tenemos que:

[pic 4]

ó                                                              (4)

[pic 5]

Donde R=1,9989cal/mol.K

La ecuación obtenida tiene la forma de la ecuación de la línea recta y=mx + b, a partir de la gráfica LogP vs 1/T. por lo tanto la ecuación usada fue:

[pic 6]

                                                                (5)

[pic 7]Fotografía 1. Montaje de equipo para la determinación de las presiones de vapor.

Inicialmente se procedió a realizar el montaje propuesto en la guía de laboratorio con el fin de obtener los datos correspondientes, determinando la presión de vapor de propanol por medio de una bomba de vacío la cual reduce la presión del gas consiguiendo para cada presión un punto de ebullición normal; como se muestra a continuación:

Tabla 1.  Variación de la temperatura en función de la presión.

[pic 8]

Figura 1.  Presión vs Temperatura

 Los datos ilustrados en la tabla 1 expresan que a medida que aumenta la  presión,  la temperatura también  aumenta, hecho que se fundamenta con la ley de gay-Lussac, la  cual establece  que la presión es directamente proporcional a la temperatura absoluta.

Para  el estudio de la figura 1 se tuvo en cuenta que la presión medida con  el manómetro no es la presión ejercida sobre el líquido sino la presión de vacío,  de modo que   la presión de vapor  del sistema  es la diferencia entre  la presión atmosférica que en Pereira es de 645 mmHg y la presión de vacío.

La forma que tiene la curva  de presión de vapor vs la temperatura  que se ilustra en la figura 1 sugiere que la presión de vapor  y la temperatura están vinculadas  a través de una relación exponencial [1], esto se debe a que la presión de vapor depende de la velocidad  con  la cual las moléculas del líquido pueden escapar  de las fuerzas que las mantienen juntas, por lo que  a altas  temperaturas hay más energía disponible para superar estas atracciones, que a bajas [2]. Por lo tanto, es de esperarse que la presión de vapor  de  propanol  se eleve con el aumento de la temperatura, haciendo que la pendiente de la curva sea más pronunciada.

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