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Universidade Federal de Pernambuco
Centro de Tecnologia e Geociências
Departamento de Engenharia Química
Curso de Química Industrial
Prática 7:
Determinação da pressão de vapor em função da temperatura
Laboratório de Físico-Química 1
Turma: I1
Professor: Nelson Medeiros
Aluno(a): Andrezza Geovanna
Recife, 31 de julho de 2014.
1. Introdução
A pressão de vapor é aquela exercida pelo vapor de uma substância líquida
quando ocorre o equilíbrio entre essas fases. A pressão de vapor é uma
propriedade característica de líquidos e está relacionada diretamente com
as forças de interação entre as moléculas que formam esse líquido e a
temperatura do sistema. Quanto menor a pressão de vapor, maior são as
forças de atração entre as moléculas e maior a temperatura necessária para
se atingir o ponto de ebulição. Quanto maior a temperatura do sistema maior
a pressão de vapor.
Quanto maior a pressão de vapor mais volátil é o liquido, ou seja, quanto
mais pressão o líquido faz contra a sua superfície mais rápido é a sua
evaporação. Alguns fatores influenciam na pressão de vapor, são eles a
temperatura e a natureza do líquido.
A pressão de vapor de um sistema aumenta com a temperatura até um ponto
crítico. Se o sistema é aberto, a pressão de vapor aumenta com a
temperatura até se tornar igual à pressão externa e, neste caso, se a fase
condensada é um líquido, este entra em ebulição, e a temperatura alcançada
é denominada temperatura de ebulição.
A energia que deve ser fornecida como calor a pressão constante por mol
de moléculas no processo de vaporização é a entalpia de vaporização,
representada por Hvap. Todas as entalpias de vaporização são positivas.
A relação quantitativa entre a variação de pressão em função da
temperatura, a entalpia de vaporização e a entropia molar foi criada por
Clausius e Clapeyron, para um líquido tem-se que:
Para temperaturas inferiores a temperatura crítica e pequenas variações
de temperatura, podemos considerar a variação do volume do gás igual ao
próprio volume do gás, ou seja, podemos desprezar o volume do líquido.
Supondo que a fase vapor é um gás ideal e a entalpia H de vaporização é
independente da temperatura (ao menos em um determinado intervalo).
Integrando a equação obtém-se:
A partir desta equação podemos inferir que há uma relação linear entre o
inverso da temperatura e o lnP e o coeficiente desta reta é o quociente
.
2. Objetivos
Determinar as pressões de vapor do etanol e do n-propanol em função da
temperatura e calcular o calor de vaporização desses compostos a partir da
equação de Clausius-Clapeyron.
3. Materiais e Métodos
1. Materiais
- Banho termostático
- Termômetro de 0ºC a 100ºC (± 0,02ºC)
- Béqueres de 50 mL
- Proveta de 50 mL
- Erlenmeyer 500 mL
- Manômetro de mercúrio
- Etanol
- 1-Propanol
2. Procedimento Experimental
Dentro do banho termostático colocou-se um erlenmeyer de 500 mL contendo
50 mL de etanol, segurou-se o erlenmeyer com um tampão, evitando que saísse
vapores álcool e deixando o sistema fechado. Ao erlenmeyer estavam
conectados um termômetro e um medidor de pressão em mmHg. Quando a
temperatura dentro do erlenmeyer chegou a 40°C começou-se a medir a
pressão, anotando-se a pressão de 2 em 2 graus Celsius. Repetiu-se o
procedimento para o 1-propanol.
4. Resultados e Discussões
A partir dos valores de pressão, em mmHg, obtidos ao monitorar sua
evolução a cada 2ºC para o etanol e o propanol montou-se a tabela a seguir.
"Etanol "Propanol "
"T (K) "T-1 (K-1) "p (mmHg) "log pvap "T (K) "
"1 / T. "2,75 "3,00 "3,25 "3,50 "
"103(K-1) " " " " "
Calcule o valor da entalpia média de vaporização e compare-o com o
resultado obtido no presente experimento.
Inicialmente foi montada uma tabela convertendo o valor de pressão
fornecido em atm, em seguida plotou-se o gráfico.
"CCl4 "
"T-1 "p (mmHg)"log pvap"
"(K-1) " "(atm) "
"2,75 "1259 "0,219212"
" " "1 "
"3 "501,2 "-0,18080"
" " "3 "
"3,25 "158,5 "-0,68078"
" " "4 "
"3,5 "63,01 "-1,08140"
" " "4 "
Para calcular a entalpia de vaporização do CCl4, foi utilizada a mesma
equação usada no experimento:
a = ( Hv ÷ 2,303R)
Hv = (2,303) × (8,314J/mol.K) × ( 1,7607)
Hv = 33,7 J/mol.K
Os valores de Hv encontrados no experimento apresentaram valores
muitos maiores em comparação com o valor encontrado para o CCl4, valores
altos de pressão de vapor indicam que o líquido é volátil, ou seja, menos
calor é necessário que ocorra a sua evaporação.
1. Utilizando a equação , determine em quais casos a tangente da
curva de transição sólido-líquido é positiva ou negativa (use H fusão
e V= V líq – Vsol ).
A solidificação é pouco sensível a mudanças na pressão e geralmente essa
sensibilidade é menor do que para a liquefação ou ebulição, visto que a
transição sólido-líquido apresenta uma ínfima mudança no volume (sólidos
não são significativamente compressíveis). Esta relação é expressa na
Relação de Clausius-Clapeyron. Onde dP/dT é a inclinação na curva de
coexistência, ΔHf é a entalpia de fusão, T a temperatura e Δv a variação no
volume. Se, como observado na maioria dos casos, uma substância é mais
densa no estado sólido do que no líquido, o ponto de congelamento diminui
com o aumento da pressão e a tangente é positiva. Caso contrário, ocorre
que a substância se liquefaz com o aumento na pressão, como, por exemplo,
na água.
2. Utilizando, nesse experimento a equação , é permitido expressar a
pressão em atm, mmHg ou em qualquer outra unidade de pressão. Por quê?
A constante universal dos gases (R) permite essa liberdade, alterando a
unidade de R utilizada pode-se utilizar qualquer unidade de pressão.
5. Referências
[1] Atkins,P.W.,Físico-química.Ed.,7 Oxford University Press.2002
[2] Atkins, Peter. Princípios de química– Porto Alegre: Bookman, 2001.
[3] Transformações físicas. Disponível em:
http://rfreire.files.wordpress.com/2012/11/fq_aula-7-termoquc3admica_1.pdf,
acesso em julho de 2014.
[4] Propriedades Coligativas. Disponível em:
http://www.soq.com.br/conteudos/em/propriedadescoligativas, acesso em julho
de 2014.
