“Determinación de la presión de vapor y la entalpía de vaporización de agua.”

Introducción

Las partículas que componen la materia, están constantemente interactuando con diversos tipos de fuerzas, estas fuerzas son cuantificables de distintas maneras lo que permite el estudio de la materia y sus estados con bastante profundidad. Una de las formas en que se cuantifican estas interacciones es la entalpia de vaporización (∆Hvap) que corresponde al calor transferidoal sistema en un proceso vaporización a presión constante [1], siendo equivalente al calor necesario para evaporar 1 mol de un líquido. La entalpia junto con la entropía son dos conceptos muy importantes para la ciencia, ya que permite explicar y describir los estados de la materia, diversas formas de interacción a nivel molecular e incluso macromolecular como es el caso de las proteínas y ademástrabajados correctamente permiten realizar predicciones sobre el comportamiento de distintas sustancia, entre otras cosas.

En el presente informe se presenta un experimento que permite determinar el ∆Hvap del agua a partir de su presión de vapor y asumiendo que el aire utilizado para realizar las mediciones tiene un comportamiento de gas ideal y por lo tanto obedece a la ecuación de los gasesideales que se presenta a continuación:

P∙V= n∙R∙T (1)

En donde el volumen será medido con una probeta (en la sección método experimental se describe más detalladamente los métodos de medición), la temperatura con un termómetro electrónico, el número de moles será calculado usando esta misma ecuación y teniendo en cuanta que a temperaturas inferiores a5°C la cantidad de vapor de agua presente en el aire es despreciable [2], esto significa que para el sistema experimental planteado en este informe la presión del aire seco medido a temperaturas inferiores a 5°C será igual a la presión atmosférica, esta situación está descrita por la fórmula siguiente[3]:

Patmosférica - Paire = Pvapor de agua (2)

La fórmula anteriores importante para el desarrollo de este experimento ya que también será ocupada para calcular la presión de vapor del agua en cada muestra, dicha presión nos permitirá finalmente calcular ∆Hvap usando la ecuación de Clausius-Clapeyron que en su forma integrada y completa corresponde a la siguiente:

(3)

Esta ecuación corresponde a una ecuación de la recta en dondecorresponde a la pendiente y corresponde al intercepto que corta en el eje y correspondiente a mientras que el eje x corresponde a T-1. A partir de esta observación se puede determinar que para obtener ∆Hvap usando la ecuación de Clausius-Clapeyron es necesario hacer un gráfico con el logaritmo natural de la presión de vapor versus el reciproco de la temperatura.

Los resultados experimentalespresentados en este informe cumplen la finalidad de poder confeccionar el gráfico ya mencionado para poder determinar con la recta obtenida de este el calor de vaporización del agua.



















Materiales


Los materiales utilizados en el desarrollo de esta actividad fueron los siguientes:


-Vaso de precipitado de 1L
-Probetade 10 mL
-Agua
-Varilla de vidrio
-Tapón de goma con un agujero en el centro
-Termómetro digital

-Elásticos
-Pinzas de madera
-Mechero Bunsen
-Trípode
-Rejilla
-Hielo
-Bandeja




Metodo experimental

Para llevar a cabo este experimento primero se colocó el tapón de goma en el extremo de la varilla de vidrio y se sujetó con elásticos a la probeta como se muestra en la figura1.

Luego se llenó con agua la probeta hasta el tope y se introdujo invertida en el vaso precipitado (ver figura 2) que ya contenía agua hasta más de la mitad de su capacidad, al introducir la probeta en el vaso se cae un poco del agua contenida en la probeta y el aire que entra queda atrapado formando una burbuja dentro de esta. La burbuja debe tener idealmente un volumen entre los 2,5mL...