3 maneiras de calcular a pressão de vapor

3 Métodos:Usando o Clausius-Clapeyron Determinar a pressão de vapor de soluções dissolvidas Encontrar a pressão de vapor em casos especiais

Alguma vez você já deixou uma garrafa de água no sol por algumas horas e, em seguida, ouvir um ligeiro ruído de assobio quando você abri-lo? Isto é porque a primeira chamada pressão de vapor. Em química, a pressão de vapor é a pressão extrínseca nas paredes de um recipiente selado, quando a substância evapora dentro desta (gás cada vez). Para encontrar o valor da pressão a uma dada temperatura, utilizando o Clausius-Clapeyron: ln (P1 / P2) = (Sh_vap/ R) ((1 / T2) - (1 / T1)).

método 1Usando o Clausius-Clapeyron

Escreva o Clausius-Clapeyron. A fórmula utilizada para calcular a pressão de vapor que dá uma mudança na pressão de vapor ao longo do tempo é conhecido como o de Clausius-Clapeyron (nomeado para física Rudolf Clausius e Benoit Paul Emile Clapeyron). Esta é a fórmula que você precisa para resolver a maioria dos problemas de pressão de vapor aulas find física e química. A fórmula é: ln (P1 / P2) = (Sh_vap/ R) ((1 / T2) - (1 / T1)). Nesta fórmula variáveis relacionadas dizer:

ÔH_vap: a entalpia de vaporização do líquido. Este valor pode ser encontrada numa tabela no final dos livros de química.
R: o conteúdo real de gás, ou 8.314 J / (K x Mol)
T1: a temperatura conhecido da pressão de vapor (ou a temperatura inicial)
T2: a temperatura à qual a pressão de vapor (ou temperatura final) é encontrado.
P1 e P2: a pressão de vapor à temperatura de T1 e T2, respectivamente

Coloque as variáveis que você conhece. A equação de Clausius-Clapeyron parece complicado porque tem muitas variáveis diferentes, mas a verdade não é tão difícil se você tem as informações corretas. A pressão de vapor problemas básicos dará os dois valores de temperatura e valor de pressão ou dois valores de pressão e uma temperatura. Assim, cada vez que você tem estes dados será muito fácil de resolver.

Por exemplo, se você tem um recipiente cheio de líquido a 295 K com uma pressão de vapor de uma atmosfera (atm). A pergunta é: Qual é a pressão de vapor a 393 K? Você tem dois valores de temperatura e pressão um, para que você possa resolver o problema e encontrar o outro valor de pressão usando o Clausius-Clapeyron. Colocando as variáveis que você tem você pode obter a seguinte equação: ln (1 / P2) = (Sh_vap/ R) ((1/393) - (1/295)).
Anote o seguinte: para as equações de Clausius-Clapeyron, deve colocar os valores de temperatura sempre em graus Kelvin. É possível utilizar qualquer valor para a pressão, desde que a mesma para P1 e P2.

Coloque as constantes. A equação de Clausius-Clapeyron contém duas constantes: R e ÔH_vap. R é sempre igual a 8,314 J / (K x mol). ÔH_vap (Entalpia de vaporização), no entanto, isso depende da substância para ir para examinadas para determinar a pressão. Como descrito acima, normalmente você pode encontrar os valores ÔH_vap para muitas substâncias na parte final dos livros de física ou química, você também pode encontrá-los on-line (por exemplo, aqui.)

Neste exemplo, imaginar que o líquido seja água pura líquido. Se você olhar para a tabela de valores ÔH_vap, você pode achar que o valor de Sh_vap é 40,65 kJ / mol. Porque o valor de H é, em Joules, em vez de kj, que pode converter este valor de 40650 J / mol.
Ao colocar as constantes na equação você receber esse: ln (1 / P2) = (40,650 / 8,314) ((1/393) - (1/295)).

Resolver a equação. Sempre que você tem todas as variáveis na equação, exceto você quer encontrar, você pode começar a resolver a equação de acordo com as regras ordinárias da álgebra.

A única dificuldade resolvendo a equação (ln (1 / P2) = (40,650 / 8,314) ((1/393) - (1/295))) É capaz de lidar com a opção de log natural (ln). Para cancelar um logaritmo natural, com os dois lados da equação, colocando um expoente na constante matemática e. Em outras palavras, ln (x) = 2 → E = E = E x →.
Agora resolver a equação:
ln (1 / P2) = (40,650 / 8,314) ((1/393) - (1/295))
ln (1 / P2) = (4.889,34) (- 0,00084)
(1 / P2) = E
1 / P2 = 0,0165
P2 = 0,0165 = 60,76 atm. Faz todo o sentido em um recipiente fechado, já que a temperatura vai aumentar em cerca de 100 graus (cerca de 20 graus acima do ponto de ebulição da água), que irá criar uma pressão de vapor elevada aumentar sensivelmente.

método 2Determinar a pressão de vapor de soluções dissolvidas

Escrever lei de Raoult. O Clausius-Clapeyron é maior quando você quiser encontrar a pressão de vapor de uma substância. No entanto, na vida real é raro para trabalhar com um líquido puro, geralmente trabalhando com líquidos que são misturas de substâncias com diferentes componentes. Alguns dos componentes mais comuns destas misturas são criados pela dissolução de pequenas quantidades de um produto químico particular chamados soluto em uma quantidade maior de outra substância química chamada solvente para criar uma solução. Nestes casos, é comum a utilização de uma equação chamada "A lei de Raoult" (Nomeado pelo físico François-Marie Raoult). Uma versão simples da lei de Raoult é como se segue: P_soluçãoP =_{solventesubgt; X}_solvente, onde as variáveis dizer:

P_solução: a pressão de vapor da solução inteira (todos os componentes combinados)
P_solvente: a pressão de vapor do solvente
X_solvente: a fracção molar do solvente
Não se preocupe se você não sabe os termos como "fração molar", Irá explicar o que isso significa nos passos seguintes.

Identifica o solvente e soluto em sua solução. Antes de calcular a pressão de vapor de uma mistura de líquidos, você deve identificar quais substâncias ir trabalhar. Como um lembrete, uma solução é formado por um soluto dissolvido num solvente, o produto químico dissolvido é sempre soluto e é sempre solvente de dissolução.

Trabalhamos usando um exemplo nesta seção para ilustrar esses conceitos. Por exemplo, podemos dizer que queremos encontrar a pressão de vapor de um xarope simples. Tradicionalmente, xarope simples tem uma parte dissolvida açúcar de uma parte de água, por isso, o açúcar é o soluto e água solvente.
Observa que a fórmula química para a sacarose (açúcar de mesa) é C₁₂H₂₂ou₁₁. Esta breve será importante.

Encontre a temperatura da solução. À medida que observada na secção anterior, utilizando a equação de Clausius Clapeyron, a temperatura de um líquido afecta a pressão de vapor. Em geral, quanto maior a temperatura, mais elevada a pressão de vapor. Se a temperatura aumenta, maior é o líquido evaporado e assim formar vapor, aumentando a pressão no recipiente.

No exemplo, suponhamos que a temperatura do xarope é simples 298K (Aproximadamente 25 ° C).

Halla a pressão de vapor do solvente. Você está quase pronto para encontrar a pressão de vapor da solução. Em primeiro lugar, é necessário encontrar o valor da pressão de vapor para o solvente à temperatura identificado no passo anterior. materiais de referência químicos têm valores de pressão de vapor das substâncias e muitas comum, mas estes valores de pressão são geralmente útil quando a substância tem uma temperatura de 25 ° C / 298 K ou está no seu ponto de ebulição. Se a solução é a esta temperatura, você pode usar os valores de referência, mas se não, então você precisa encontrar a pressão de vapor a uma dada temperatura.

Neste caso, o Clausius Clapeyron pode ser útil. Usar o valor de referência da pressão de vapor e 298 K (25 ° C) para P1 e T1, respectivamente.
No exemplo, a mistura é de 25 ° C, de modo que é fácil de obter os dados utilizando as tabelas de referência. Descobrimos que o valor da pressão de vapor de água a 25 ° C é de: 23,8 milímetros HG.

Encontrar a fração molar do seu solvente. A última coisa que você faz antes de resolver o problema é encontrar a fração molar do solvente. A fração molar encontrá-lo fácil: só converte componentes toupeira, em seguida, encontra o número total de moles percentual de cada componente da substância em causa. Em outras palavras, cada componente nas fracções molares iguais (Componente moles) / (moles totais presentes na substância).

Vamos dizer que a receita para o xarope simples usado 1 litro (L) de água e 1 litro de sacarose (açúcar). Neste caso, você deve encontrar o número de moles de cada componente. Para fazer isso, você deve encontrar a massa de cada um, em seguida, usar a massa molar de substâncias e converter para toupeiras.
Massa (1 L de água): 1000 gramas (g)
Massa (1L de açúcar puro): cerca de 1.056,7 g
Moles (água): 1000 gramas x 1 mol / mol 18.015 g = 55,51
Moles (sacarose): 1,056.7 gramas x 1 mol / 342,2965 g = 3,08 moles (note que é possível massa molar encontrado Sacarose a partir da sua fórmula química, C₁₂H₂₂ou₁₁.)
moles totais: 55,51 + 3,08 = 58,59 moles
fração molar da água: 55,51 / 58,59 = 0,947

Resolve. Finalmente, você tem tudo que você precisa para resolver lei da equação de Raoult. Esta parte é surpreendentemente fácil: basta colocar os valores nas variáveis da equação simplificada no início desta seção da lei de Raoult (P_solução P =_solventeX_solvente.)

Substituindo os valores começar:
P_solução = (23,8 mm Hg) (0,947)
P_solução = 22,54 milímetros de Hg. Isto faz sentido em termos molares, há uma pequena quantidade de açúcar dissolvido num grande volume de água (embora os termos no mundo real indicam que os dois ingredientes têm o mesmo volume), de modo que o valor de pressão somente vai diminuir ligeiramente.

método 3Encontrar a pressão de vapor em casos especiais

Prestar atenção às condições de temperatura e pressão padrão. Os cientistas costumam usar valores de temperatura e pressão ajustada para evitar cometer erros. Estes valores são chamados "temperatura e pressão normal" (Ou STP por sua sigla em Inglês). Os problemas de pressão de vapor geralmente referem-se a condições de temperatura e pressão normal, por isso é útil para memorizar estes valores. Os valores de temperatura e pressão padrão são definidas como:

temperatura: 273,15 K / 0 ° C / 32 ° F
pressão: 760 mm Hg / 1 atm / 101,325 Pascals quilo

Reorganiza o Clausius-Clapeyron para encontrar outras variáveis. No exemplo da secção 1, podemos ver que a Clausius-Clapeyron é muito útil para encontrar a pressão de vapor de substâncias puras. No entanto, nem todos saber o que o P1 e P2, muitos perguntam qual é o valor da temperatura ou às vezes o valor de _vap. Felizmente, nestes casos, obter a resposta certa é simplesmente uma questão de reordenar a equação para limpar a variável que você deseja encontrar.

Por exemplo, se você tem um líquido desconhecido com uma pressão de vapor de 25 torr a 273 K e 150 K a 325 torr e quer encontrar a entalpia de vaporização para este líquido (Sh_vap.) Você pode resolver isso:
ln (P1 / P2) = (Sh_vap/ R) ((1 / T2) - (1 / T1))
(Ln (P1 / P2)) / ((1 / T2) - (1 / T1)) = (Sh_vap/ R)
R X (ln (P1 / P2)) / ((1 / T2) - (1 / T1)) = Sh_vap Agora você colocar todos os valores:
8,314 J / (K x Mol) x (-1,79) / (- 0,00059) = Sh_vap
8,314 J / (K x Mol) x = 3033,90 ÔH_vap = 25.223,83 J / mol

Tem em consideração a pressão de vapor do soluto quando se produz vapor. No exemplo acima, na lei de Raoult, o soluto é o açúcar não produz vapor em temperatura normal (pense: quando foi a última vez que você viu uma bacia com açúcar para tirar a vapor em sua mesa). No entanto, quando o soluto evapora-se, fará com que a pressão de vapor. Podemos perceber isso usando uma versão modificada da Lei da equação de Raoult: P_solução = Σ (P_componenteX_componente). O símbolo sigma (Σ) significa que você tem que adicionar todas as pressões de vapor dos vários componentes para encontrar as respostas.

Por exemplo, dizer que a solução é composta de dois produtos químicos: benzeno e tolueno. O volume total da solução é de 120 mililitros (ml): 60 ml de benzeno e 60 ml de tolueno. A temperatura da solução é de 25 ° C e a pressão de vapor de cada um desses produtos químicos, a 25 ° C é de 95,1 mm Hg para o benzeno e 28,4 mmHg para tolueno. Tendo estes valores, encontra a pressão de vapor da solução. Podemos fazê-lo da seguinte maneira, usando a densidade padrão, peso molecular e os valores de pressão de vapor para as duas substâncias químicas:
Masa (benzeno): 60 ml =, 060 L x 876.50 kg / 1000 L = 0,053 kg = 53 g
Masa (tolueno), 060 L x 866.90 kg / 1000 L = 0,052 kg = 52 g
Moles (benzeno): 53 g x 1 mol / mol 78,11 g = 0,679
Moles (tolueno): 52G x 1 mol / mol 92,14 g = 0,564
moles totais: + 0,564 = 1,243 0,679
fracção molar (benzeno): 0,679 / 1,243 = 0,546
fracção molar (tolueno): 0,564 / 1,243 = 0,454
Resolve: P_solução P =_benzenoX_benzeno + P_toluenoX_tolueno
P_solução = (95,1 milímetros de Hg) (0,546) + (28,4 milímetros de Hg) (0454)
P_solução = 51,92 milímetros Hg Hg = + 12,89 milímetros 64,81 milímetros Hg

dicas

Para usar o Clausius Clapeyron acima, a temperatura deve ser medida em Kelvin (escrito como K). Se você tem a temperatura em graus Celsius, em seguida, transformá-lo com a seguinte fórmula: T_k = 273 + T_c
Os métodos acima funcionar porque a energia é directamente proporcional à quantidade de calor emitido. A temperatura do líquido é o único factor ambiental que é dependente da pressão de vapor.

Como a calcular a pressão de vapor

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