Practica 4

RESUMEN

Se obtuvieron varios datos de la temperatura y la presión manométrica del sistema, en el punto de ebullición del agua, acetona y etanol. Esto fue a partir de la variación de la presión del sistema a través del vacío, que se fue controlando. Posteriormente, con las conversiones adecuadas, se determinó la presión de vapor y se graficó el logaritmo de la presión de vapor contra elrecíproco de la temperatura. Igualmente se obtuvo la pendiente de la recta (m=∆HvR), la cual se corrigió por el método de mínimos cuadrados, y la ordenada al origen (b=c).

OBJETIVOS

* Determinar la presión de vapor de un líquido puro a diferentes temperaturas de ebullición modificando la presión del sistema.
* Determinar la relación entre la presión de vapor y la temperatura de un líquidopuro.
* Determinar el calor de vaporización de un líquido puro.

INTRODUCCIÓN

Presión de vapor

Si se coloca algo de agua en un vaso de precipitados abierto, eventualmente se vaporizará en su totalidad. Sin embargo, si se coloca agua en un matraz sellado, se evaporará sólo hasta que la velocidad de vaporización sea igual a la velocidad de condensación. En este punto, ya no se observaránmás cambios en el sistema. Este caso es un ejemplo de lo que los químicos denominan equilibrio dinámico.
Las moléculas se desplazan de manera continua de la fase líquida a la fase de vapor y de ésta de nuevo hacia la primera. Aunque ocurren cambios en el nivel molecular, no se puede detectar ningún cambio en el nivel microscópico. Además, como la velocidad a la cual se desplazan las moléculas dellíquido al vapor es la misma que aquella a la cual se desplazan del vapor al líquido, no hay cambio neto en las masas de las dos fases. En contraste con el matraz cerrado, el agua en el vaso de precipitados abierto no alcanza el equilibrio con las moléculas de agua en fase gaseosa; el desplazamiento del aire y la difusión de los gases retiran el vapor de agua de cercanías de la superficie dellíquido, de modo que las moléculas de agua no pueden regresar al estado líquido.
Una vez que se establece un equilibrio líquido-vapor, la presión ejercida por el vapor se denominan presión de vapor en equilibrio (a menudo se le llama simplemente presión de vapor). La presión de vapor en equilibrio de cualquier sustancia es una medida de la tendencia de sus moléculas a escapar de la fase líquida y entrara la fase de vapor a una temperatura dada.

Clausius Clapeyron

Para el análisis de un proceso, o su control, con frecuencia se necesita conocer la presión de vapor (Po) en el flujo del proceso. Aunque, para ciertos líquidos, se dispone de algunos datos en la literatura, no siempre es posible encontrar la presión de vapor a la temperatura que interesa, o puede ser que no existan datos. Enestos casos, es posible calcularla presión de vapor utilizando una ecuación empírica para la presión como función de la temperatura; por ejemplo la ecuación de Clausius Clapeyron.
La gráfica de la presión de vapor de un líquido a ciertas temperaturas da lugar a una curva. Si embargo, el físico Rudolf Clausius y el científico francés Emile Clapeyron, demostraron que, para un líquido puro, existeuna relación lineal entre el recíproco de la temperatura Kelvin (T) y el logaritmo de la presión de vapor (ln P). Esto es por:

∂P∂T= ∆HvPRT2

Donde:

P= Presión de vapor
T= Temperatura
∆Hv= Calor de vaporización
R= 1.987 cal/molK

Al integrar la ecuación suponiendo que ∆Hv es independiente de la temperatura o casi independiente, para cierto intervalo de temperaturas, se obtiene laecuación:

lnPv= ∆Hv/RT +C

Si se mide la presión de vapor de una sustancia a varias temperaturas y se grafica ln Pv en una función 1/T (T absoluta), la pendiente de la curva resultante es igual a ∆Hv/R. Este es el método que se utiliza comúnmente para determinar los calores de vaporización en forma experimental. Una vez que se dispone de datos en Pv en función 1/T y determinar ∆Hv/R y C...