EQUILIBRIO LÍQUIDO-VAPOR, PRESIÓN DE VAPOR Y ENTALPIA DE VAPORIZACION DEL AGUA

Práctica de Laboratorio: Nº 6

Título: EQUILIBRIO LÍQUIDO-VAPOR, PRESIÓN DE VAPOR Y

ENTALPÍA DE VAPORIZACIÓN DEL AGUA

Lugar de Ejecución: LABORATORIO DE QUÍMICA

Objetivos

Determinación de la presión de vapor del agua a distintas temperaturas.

Cálculo de la entalpía de vaporización del agua a partir de los datos experimentales aplicando la ecuación de Clausius-Clapeyron.

2. Fundamento Teórico

Si se considera una muestra líquida de una sustancia pura en un recipiente cerrado, la presión del vapor en equilibrio con el líquido se denomina presión de vapor.

La presión de vapor depende de la naturaleza del líquido y aumenta con la temperatura hasta la temperatura crítica.

La ecuación de Clausius-Clapeyron (1) expresa la variación de la presión de vapor con la temperatura:

(dP_v)/dT=(∆_v H)/(RT^2 ) (1)

La integración de la ecuación anterior conduce a la ecuación que se indica a continuación:

lnP_v=(〖-∆〗_v H)/RT+C (2)

donde P_ves la presión de vapor de la sustancia, 〖-∆〗_v H es el calor latente de vaporización del líquido, T es la temperatura (debe expresarse en K) y C la constante de integración.

En la deducción de la ecuación anterior se ha considerado que el volumen de líquido es despreciable frente al volumen del gas y que el calor latente de vaporización del líquido es constante en el intervalo de temperatura considerado.

3. Materiales y Reactivos

Materiales:

Probeta de 100 mL

Vaso de precipitado 1000 mL

Termómetro

Varilla para agitar

Reactivos:

Agua destilada

4. Procedimiento

Llenar la probeta graduada con aproximadamente 70 mL de agua. Cubrir el extremo con un dedo e invertirla rápidamente introduciéndola en el vaso de precipitado de 1000mL, que ha sido llenado previamente con agua. (Se observa de manera inmediata que se forma una zona que contiene una mezcla de aire y vapor de agua en el interior de la probeta, la cual se considera como el sistema de estudio).

Llenar el vaso de 1000 mL, hasta aproximadamente un volumen de 700 mL.

Luego calentar con un mechero de laboratorio hasta aproximadamente 80ºC. Nota: agitar (con cuidado), el agua del baño para evitar gradientes de temperatura.

Una vez que la temperatura es (aproximadamente) de 80ºC, retirar el fuego permitiendo que el agua comience a enfriarse. Leer el volumen que ocupa el gas, en intervalos de 3ºC, a medida que disminuye la temperatura hasta alcanzar la temperatura ambiente.

Enfriar el sistema, quitando en agua caliente y agregando hielo, hasta alcanzar una temperatura cercana o igual a 0ºC , de modo tal que el contenido de vapor de agua sea despreciable, y mida el volumen que ocupa el gas a esa temperatura.

Averigüe el valor de la presión atmosférica para luego efectuar los cálculos.

5. Datos

Registrar los datos experimentales de temperatura del agua y volumen correspondiente para la mezcla vapor-aire en la Tabla 1.

Tabla 1. Datos experimentales

Número de prueba Temperatura (oC) Volumen (mL)

1

2

3

4

5

6

7

...