Se você colocar um líquido em um espaço fechado, as moléculas da superfície desse líquido irão evaporar até que todo o espaço esteja cheio de vapor. A pressão criada pelo líquido de evaporação é chamada de pressão de vapor. Conhecer a pressão de vapor a uma temperatura específica é importante porque a pressão de vapor determina o ponto de ebulição de um líquido e está relacionada a quando um gás inflamável vai queimar. Se o vapor de um líquido em seu local for perigoso para sua saúde, a pressão de vapor ajuda a determinar quanto desse líquido se tornará gás em um determinado período de tempo e, portanto, se o ar será perigoso de respirar. As duas equações usadas para estimar a pressão de vapor de um líquido puro são a equação de Clausius-Clapeyron e a Equação de Antoine.
A equação de Clausius-Clapeyron
Meça a temperatura de seu líquido usando um termômetro ou par termoelétrico. Neste exemplo, veremos o benzeno, um químico comum usado para fazer vários plásticos. Usaremos benzeno a uma temperatura de 40 graus Celsius ou 313,15 Kelvin.
Encontre o calor latente de vaporização do seu líquido em uma tabela de dados. Essa é a quantidade de energia necessária para passar de um líquido para um gás a uma temperatura específica. O calor latente de vaporização do benzeno a esta temperatura é de 35.030 Joules por mole.
Encontre a constante de Clausius-Clapeyron para o seu líquido em uma tabela de dados ou de experimentos separados que medem a pressão de vapor em diferentes temperaturas. Essa é apenas uma constante de integração resultante do cálculo usado para derivar a equação, e é exclusiva de cada líquido. As constantes de pressão de vapor são freqüentemente referenciadas à pressão medida em milímetros de mercúrio, ou mm de Hg. A constante para a pressão de vapor do benzeno em mm de Hg é 18,69.
Use a Equação de Clausius-Clapeyron para calcular o log natural da pressão de vapor. A equação de Clausius-Clapeyron diz que o logaritmo natural da pressão de vapor é igual a -1 multiplicado pelo calor de vaporização, dividido pela constante de gás ideal, dividido pela temperatura do líquido, mais uma constante exclusiva do líquido. Para este exemplo com benzeno a 313,15 graus Kelvin, o log natural da pressão de vapor é -1 multiplicado por 35,030 dividido por 8,314 dividido por 313,15 mais 18,69, o que equivale a 5,235.
Calcule a pressão de vapor de benzeno a 40 graus Celsius avaliando a função exponencial em 5,235, que é 187,8 mm de Hg, ou 25,03 quilopascals.
A Equação de Antoine
Encontre as constantes de Antoine para benzeno a 40 graus Celsius em uma tabela de dados. Essas constantes também são exclusivas para cada líquido e são calculadas usando técnicas de regressão não linear nos resultados de muitos experimentos diferentes que medem a pressão de vapor em diferentes temperaturas. Essas constantes com referência a mm de Hg para benzeno são 6,90565, 1211,033 e 220,790.
Use a Equação de Antione para calcular o log de base 10 da pressão de vapor. A equação de Antoine, usando três constantes exclusivas do líquido, diz que o log da base da pressão de vapor é igual à primeira constante menos a quantidade da segunda constante dividida pela soma da temperatura e da terceira constante. Para benzeno, isso é 6,90565 menos 1211,033 dividido pela soma de 40 e 220,790, que é igual a 2,262.
Calcule a pressão de vapor aumentando 10 para a potência de 2,262, o que equivale a 182,8 mm de Hg, ou 24,37 kilopascals
Dica
Nem o volume total nem outros gases no mesmo espaço, como o ar, afetam a quantidade de evaporação e a pressão de vapor resultante, portanto, eles não afetam a pressão de vapor. cálculo.
A pressão de vapor de uma mistura é calculada com a Lei de Raoult, que adiciona as pressões de vapor dos componentes individuais multiplicada por sua fração molar.
Aviso
O Clausius- As equações de Clapeyron e Antoine fornecem apenas estimativas da pressão de vapor a uma temperatura específica. Se conhecer a pressão de vapor exata é necessária para sua aplicação, você deve medi-la.
