PRESION DE VAPOR
OBJETIVOS:
Definir las propiedades termodinámicas involucradas en la presente práctica y sus aplicaciones. Determinar las temperaturas de ebullición para diferentes presiones a las sustancias problemas dadas por el profesor. Calcular analítica y gráficamente la entalpia de vaporización de cada sustancia. Calcular la respectiva entalpia de vaporización. Calcular la regla de Trouton y ver si se cumple. Calcular el porcentaje de error, respecto al dato bibliográfico.
MARCO TEORICO:
La presión de vapor o presión de saturación es la presión para una temperatura dada en la que la fase liquida y el vapor se encuentran en equilibrio dinámico. Este fenómeno también lo presentan los sólidos. Cuando un sólido pasa al estado gaseoso sin pasar por el estado liquido también se habla de presión de vapor. En la situación de equilibrio, las fases reciben la denominación de líquido saturado y vapor saturado. Esta propiedad posee una relación inversamente proporcional con las fuerzas de atracción intermoleculares, debido a que cuanto mayor sea el modulo de las mismas, mayor deberá ser la cantidad de energía entregada para vencerlas y producir el cambio de estado. El equilibrio dinámico se alcanzara más rápidamente cuanto mayor sea la superficie de contacto entre el líquido y el vapor, pues así se favorece la evaporación del líquido.
RESULTADOS:
Presión (mm Hg)
T (K)
40 310 70 318 100 324 200 338 400 355 Tabla N° 1 resultados presión de vapor de Propanol (CH3CH2CH2OH)
CALCULOS:
Presión (mm Hg)
T (K)
40 310 70 318 100 324 200 338 400 355 Tabla N° 2 cálculos para Propanol (CH 3CH2CH2OH)
Log P
1/T
1.6021 1.8450 2 2.3010 2.6021
3.2258 * 10-3 3.1446 * 10-3 3.0864 * 10-3 2.9585 * 10-3 2.8169 * 10-3
Para la sustancia se tiene lo siguiente: PM= 69.09 g/mol ∆Hvap= 687 J/g Tb= 97.1°C
450 400 350 ) g 300 H m m250 ( N O200 I S E R 150 P
100 50 0 305
310
315
320
325
330
335
TEMPERATURA (K)
Grafica N°1 Presión vs Temperatura
340
345
350
355
360
3 2.5 2 P g 1.5 o l
y = -2420x + 9.4425 R² = 0.9953
1 0.5 0 0.0027
0.0028
0.0029
0.003 1/T
Grafica N° 2 log P vs 1/T
ENTALPIA DE VAPORIZACION: m = -2420 m=
− ∆Hvaporizacion ,33R
DONDE: m: Pendiente
∆H vaporización: Entalpia de vaporización (cal/mol) R: 1,9989 cal/ mol K
∆H vap= - (-2420) (2,303) (1,9989) cal
∆H vap = 11140.39 mol ∗
4,J cal
∗
mol
Valor teórico = 687 J/g
% error =
7− 74.4 7
= 674.64 J/g
9,9g
* 100 = 1,799%
0.0031
0.0032
0.0033
REGLA DE TROUTON
∆H vap ≈ Tb (90 J/mol K) J
J
mol
∆H vap ≈ 370.25 K * 90 mol K = 33322.5 mol ∗ 9,9g = 482.3056 J/g Valor teórico = 687 J/g % ERROR=
7−4.35 7
* 100 = 29,79 %
ENTROPÍA (∆S) ∆S =
∆H vap
∆S =
74.4 J/g
J
37. K
gK
T
= 1.8228
∗
9.9g mol
= 125.94 J/mol K
Valor teórico = 111,767 J/mol K % ERROR=
,77−5.94 ,77
∆S = 125.94 J/mol K ∗ cal
∆S = 30.08 mol K
∗ 100 = 12.68%
cal 4,J
ANALISIS DE RESULTADOS
La presión de vapor o presión de saturación, es la presión para una temperatura dada en la que la fase liquida y el vapor se encuentran en equilibrio dinámico, su vapor es independiente de las cantidades de líquido y vapor mientras que existan ambas. En el equilibrio las fases reciben la denominación de líquido saturado y vapor saturado, esta propiedad posee una relación inversamente proporcional con las fuerzas de atracción intermoleculares, debido a que cuanto mayor sea la molécula, mayor deberá ser la cantidad de energía entregada para vencer las fuerzas intermoleculares y se podrá dar el cambio de estado. La relación entre la temperatura y la presión de las sustancias, no es una línea recta. Pero asi se duplique o aumente la temperatura, no necesariamente se duplicará o aumentara la presión. Pero para cada valor de temperatura, habrá un valor fijo de presión de vapor saturado en cada líquido. Esto se cumple ya que al calentarse un liquido la energía de las moléculas aumenta por lo tanto hay un aumento de velocidad de estas lo que indica que van a ocurrir mas choques entre ellas, entonces la cantidad de moléculas que alcanzarán suficiente velocidad para pasar al estado gaseoso será mucho mayor, y por tanto mayor también la presión. La regla de fases establece que la presión del vapor de un líquido puro es función única de la temperatura de saturación. Según la regla de Trouton el cociente entre el calor de vaporización y su temperatura absoluta de ebullición a la presión atmosférica es constante y su valor es 21 cal/K. en la practica realizada ∆S > 21 cal/K, puesto que el propanol es un liquido asociado debido a los enlaces con el hidrogeno, por lo tanto la asociación de las moléculas en fase liquida es mayor que en fase gaseosa. Por lo dicho anteriormente la regla de Trouton no se cumple para el propanol
CONCLUSIONES:
El porcentaje de error obtenido en la práctica fue bajo, pero este puede aumentar debido a la poca precisión de la columna de mercurio empleada. Dependiendo de los valores de la presión que se le aplica al propanol su punto de ebullición es diferente en todos los casos. Los resultados obtenidos en la presión de vapor y la regla de Trouton, son diferentes debido a que esta regla no aplica para alcoholes ni para líquidos asociados. A medida que aumente la temperatura de un sistema su entropía será más alto es decir su desorden molecular aumentara hasta llegar al equilibrio. La disminución de presión aumenta la entropía puesto que toma las moléculas en un mayor volumen e inversamente cuando aumenta la presión.
BILBIOGRAFIA:
Smitt J.H Vanness HC. Introduccion a la termodinamica en ingenieria quimic. Edición Mc Graw Hill Manual de Practicas Fisicoquímica. Universidad tecnológica de Pereira.
PRESION DE VAPOR
REALIZADO POR: Alfredo Castaño P.
LABORATORIO DE FISICOQUIMICA I
UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE PEREIRA OCTUBRE 26 DE 2010 PEREIRA
