Determinación de la presión de vapor y la entalpía de vaporización de agua



Universidad de Chile.
Facultad de Ciencias.
Departamento de Química.
Fisicoquímica I.


Informe Nº 1:
Determinación de la presión de vapor y la entalpía de vaporización de agua.






Integrantes: Macarena Kern MikkelsenCarrera: Ingeniería en Biotecnología Molecular
Profesor: J.S. Gómez-Jeria
Fecha: 14 de Septiembre de 2012

INTRODUCCIÓN:
El medio que nos rodea presenta una serie de fenómenos en que la materia pasa por los distintos estados que puede tener: sólido, líquido y gaseoso. Estosfenómenos pueden explicarse por las fuerzas intermoleculares. La intensidad de estas fuerzas puede ser cuantificada con diferentes medidas. Una de ellas es el calor molar de vaporización, simbolizado como ΔHvap, propiedad que corresponde a la energía necesaria para evaporar un mol de un líquido. De este modo, un alto calor de vaporización indicará una alta atracción de las partículas del líquido entresí. Es por esto que la determinación del calor o entalpía de vaporización es de suma utilidad e importancia para la ciencia, pues nos ayuda a comprender mejor las interacciones intermoleculares, y de esta forma poder explicar los fenómenos que ocurren en nuestro alrededor.
El siguiente informe tratará de la experiencia realizada, en la cual se determinó la presión de vapor del agua, y con ella laentalpía de vaporización de esta. El objetivo de esta experiencia y su respectivo informe será, mediante la determinación de la entalpía, estudiarla y poder comprender mejor las interacciones moleculares que la determinan.
En la experiencia realizada, que se detallará más adelante, se expuso agua con aire a calor. Así, tenemos que el vapor de agua presentó un aumento en su temperatura. ¿Quéocurrió entonces a la presión del vapor? Esto se puede predecir con la ecuación que relaciona estas propiedades, conocida como ley de los gases ideales [1];
P∙V= n∙R∙T (1)
donde P corresponde a la presión, V al volumen, n al número de moles y T a la temperatura del gas, y Rcorresponde a la constante de los gases ideales. En las operaciones realizadas en este informe, se utilizaron distintos valores de R, de acuerdo a sus unidades de medida [2]. Estos son:
Tabla I: valores de R para diferentes unidades de medida.
R (Pa∙m3∙mol-1∙K-1)
R (atm∙mol-1∙K-1)
R (cal mol-1 K-1)
8,31434
0,0820562
1,98717

Con la mencionada ecuación podemos ver que la temperatura es directamenteproporcional al volumen, es decir, cuando la temperatura aumentó, la presión también lo hizo, y cuando esta primera disminuyó, también lo hizo la segunda.
En un sistema cuya atracción intermolecular es muy fuerte, se va a requerir una gran cantidad de energía para liberar una partícula de la fase líquida y llevarla a la gaseosa.
La ecuación que expresa matemáticamente lo expresado, se conocecomo ecuación de Clausius-Clapeyron,
(2)
donde ln P es el logaritmo natural de la presión, C corresponde a una constante, y los demás símbolos denotan lo explicado en ecuaciones previas [3].
Esta ecuación tiene forma de ecuación de la recta, y=mx + n, donde lnPcorresponde al valor de y, C corresponde al intercepto, 1/T al valor de x, y -∆Hvap/R a la pendiente de la recta.
Así, al obtener los valores de la presión de vapor del agua, y sus temperaturas, podremos determinar el valor de su entalpía mediante un gráfico con aquellas mediciones.
Sin embargo, ¿A qué corresponde el intercepto n del gráfico?
Sabemos que el intercepto corresponde a las...