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Presión de vapor de un líquido puro
Objetivo
Medir la presión de vapor de un líquido puro como función de la temperatura y
determinar su calor de vaporización utilizando la ecuación de ClausiusClapeyron.

Introducción
La presión de vapor se define como la presión a la que µ liq = µ vapor ; su valor es
independiente de las cantidades de líquido y vapor presentes mientras existan
ambas.La presión de vapor del liquido aumenta porque las moléculas de la
superficie del líquido que tengan una mayor energía escaparán de la superficie y
pasarán a la fase vapor mientras que las moléculas del vapor chocarán con las
paredes de la ampolla y entre sí, perderán energía y caerán al líquido. El liquido
ebulle y la temperatura a la cual la presión de vapor alcanza 760 mm Hg es el
puntode ebullición normal.
Los pontenciales químicos desde el punto de vista microscópico coexisten. Si
suponemos que una sustancia X esta presente tanto en la fase líquida y de
vapor, X(l) y X(g) respectivamente, a la temperatura T y presión P. Estamos
suponiendo que el vapor presente en el sistema solo proviene de X. Si llamamos
Px como la presión de vapor de saturación (presión de vapor) de X ala
temperatura T.
Los potenciales químicos (µ) en ambas fases son iguales a t y p constantes, así:

µ liq X (T , p) = µ vapor X (T , p)

1

( 7-1)

Si la temperatura cambia infinitesimalmente T+dT, y la presión producida por X
cambia p+dp, con el fin de mantener el equilibrio entre las dos fases de X,
nuevos valores de T y p deben de ser expresados como:

µ liq X (T + dT , p + dp) = µ vapor X (T + dT , p + dp )

( 7-2)

La ecuación ( 7-2) se puede reescribir en términos de diferenciales de los
potenciales químicos:

µ liq X (T , p ) + dµ X liq = µ vapor X (T , p ) + dµ X vapor

( 7-3)

Si inspeccionamos las ecuaciones ( 7-1) y, ( 7-2) se observa la siguiente
relación:
dµ liq X = dµ vapor X

( 7-4)

Ya conocemos que la diferencial de µ para cualquiermaterial puro es:
d µ liq = Vdp − S dT

( 7-5)

Donde V y S son los volúmenes molares y la entropía molar de la sustancia.
Ahora, si se sustituye la ecuación ( 7-5) en la ecuación ( 7-4), tenemos que:

liq

liq

V dp − S dT = V

vapor

dp − S

vapor

dT

( 7-6)

La ecuación ( 7-6) es fundamental para cualquier componente de una sola fase
en equilibrio y se puede reescribir dela siguiente forma:

2

dp ∆ S
=
dT ∆V

( 7-7)

∆H = T ∆S

( 7-8)

En la fase de equilibrio,

Sustituyendo la ecuación ( 7-8) en la ecuación ( 7-7) ,
dp ∆ H
=
dT T ∆V

( 7-9)

La ecuación ( 7-9) se conoce como la ecuación de Clapeyron y es valida para
todas las fases de equilibrio entre cualquiera de las dos fases.
Para el equilibrio que envuelve la fase gaseosa y lafase condensada, el cambio
en volumen molar esta dominado por el vapor
∆V = V

vapor

−V

liquido

≈V

vapor

( 7-10)

Así la ecuación ( 7-9) se convierte en:
∆H vap
dp
=
dT TV vapor

Si utilizamos la relación matemática d ln p = dp / p y

( 7-11)

d (1 / T ) = −dT / T 2 , y la

ecuación ( 7-11) se puede expresar como:

∆H vap RT
d ln p
=−
d (1/ T )
R pV vapor

3( 7-12)

Sabemos que el factor de comprensibilidad (Z) se define como:
vapor

pV
Z=
RT

( 7-13)

Así la ecuación ( 7-12) se convierte en:

∆H vap
d ln p
=−
d (1 / T )
RZ
Si presumimos

( 7-14)

que la fase de vapor es razonablemente ideal a estas

condiciones, y así Z = 1, si separamos variables obtenemos,
d ln p = −

∆H vap
R

1
d 
T 

( 7-15)

Lasolución de la ecuación ( 7-15) nos permite calcular la entalpía de
vaporización graficando lnp versus 1/T y hallando su pendiente, la cual será
−

∆H vap
R

.

Debido a las suposiciones hechas en la derivación de la ecuación de Clapeyron
el valor de ∆Hvap no será muy preciso. Un mejor valor se puede obtener si el
factor volumen se considera de la siguiente manera

(V

vapor

−V...