Presion De Vapor

Presión de vapor

Introducción

En cualquier sustancia, habrá una cierta cantidad de moléculas con una energía cinética superior a la energía molecular promedio. En el estado gaseoso este fenómeno no presenta ningún problema, ya que no existen fuerzas de cohesión que mantengan unido a el sistema. En las fases condensadas la vibración de una molécula con alta energía puede provocar el rompimiento de enlaces intermoleculares cuando su energía cinética es mayor que la energía de enlace. Esta ruptura hace posible que la molécula pueda separarse de la fase condensada generando una ligera fase gaseosa a este fenómeno se le conoce como volatilidad.

A la presión que ejercen las moléculas de la fase gaseosa sobre la superficie de la fase condensada y sobre los alrededores del sistema es a lo que se le conoce como presión a vapor.

Sea nuestro sistema un líquido puro con su vapor en equilibrio a temperatura constante, a medida que aumenta la presión externa sobre el sistema disminuye la presión de vapor, ya que se favorece la condensación del vapor y se dificultara el paso de las moléculas de la fase condensada a la fase de vapor.

Si aumentamos la temperatura del sistema a una presión constante, provocara el paso de las moléculas a la fase de vapor causando un aumento de la presión de vapor si se continúa aumentando la temperatura, en un punto la presión de vapor se iguala con la presión externa haciendo posible un cambio total de fase, la temperatura a la cual sucede esto se le conoce como temperatura de ebullición, implica que todas las moléculas del sistema poseen al menos la energía cinética suficiente para romper los enlaces intermoleculares de la fase condensada

Objetivo

Establecer la dependencia de la presión de vapor de liquidos puros con respecto a la temperatura.

Material y equipo Reactivos

Un aparato de presión de vapor Etanol

Un micromechero Acetona

Una pinza de Mhor Metanol

Una probeta de 50 ml Agua destilada

Una perilla de goma

Una pipeta graduada de 25 ml

Un vaso deprecipitado de 100 ml

Un vaso deprecipitado de 500 ml

Cuerpos de ebullición

Bomba de vacío

Desarrollo

Resultados y discusión

Agua destilada

Datos experimentales

Presión manometrica (cmHg) Temperatura de ebullición (°C)

37.5 69

28 79

16 85

7.5 90

0 93

Datos procesados

Presión de vapor (cmHg) Temperatura °K 1/T Ln P.Vapor (cmHg)

21 342.15 2.92E-03 3.04452244

30.5 352.15 2.84E-03 3.41772668

42.5 358.15 2.79E-03 3.74950408

51 363.15 2.75E-03 3.93182563

58.5 366.15 2.73E-03 4.06902675

Presión de vapor = P. atmosférica – P. manométrica

58.5 cmHg – 37.5 cmHg =21 cmHg

ΔH= Qp

Ln Pv = - ΔHv/R * 1/T Ecuación de Clausius – Clapeyron

y = a – bx

y = -bx +a

(a=0)

y = -bx

x= 1/T = k^-1 -ΔHv= - (m) (R)

= - (m) cal/((mol)(° K))

m= (y^2-y1)/(x^2-x1) = 1/(1/K) = K -K (cal/((mol)( K)))

=cal /mol

Grafica 1. Ln de la Presión de vapor contra el inverso de la temperatura

m= 5410.5 °K ΔHv = (m)(R) = 10712.79 cal/mol

R= (1.98 cal/((mol)(° K)) ) 44.82 KJ/mol

Dato real = 9715.5831 cal /mol o 40.65 KJ/mol

e%=(9715.5831 cal/mol - 10712.79 cal/ mol) (100) = -10.26

9715.5831 cal /mol

Etanol

Datos experimentales

Presión manometrica (cmHg) Temperatura de ebullición (°C)

38.5 50

27.9 53

17.8 64

6.2 70

0 73

Datos procesados

Presión de vapor (cmHg) Temperatura °K 1/T Ln P.Vapor (cmHg)

20 323.15 3.09E-03 2.99573227

30.6 326.15 3.07E-03 3.42100001

40.7 337.15 2.97E-03 3.70622809

52.3 343.15 2.91E-03 3.95699637

58.5 346.15 2.89E-03 4.06902675

Grafica 2. Ln de la presión de vapor contra el inverso de la temperatura

m= 4618.3 °K ΔHv = (m)(R) = 9144.234 cal/mol

R= (1.98 cal/((mol)(° K)) ) 38.25 KJ/mol

Dato real = 9225.6214 cal /mol o 38.6 KJ/mol

e%=(9225.6214 cal/mol - 9144.234 cal/ mol) (100) = .8821

9225.6214 cal /mol

Acetona

Datos experimentales

Presión manometrica (cmHg) Temperatura de ebullición (°C)

35 30

24.5 37

16.5 42

7.5 46

0 51

Datos procesados

Presión de vapor (cmHg) Temperatura °K 1/T Ln P.Vapor (cmHg)

23.5 303.15 3.30E-03 3.15700042

34 310.15 3.22E-03 3.52636052

42 315.15 3.17E-03 3.73766962

51 319.15 3.13E-03 3.93182563

58.5 324.15 3.08E-03 4.06902675

Grafica 3. Ln de la presión de vapor contra el inverso de la temperatura

m= 4330.8 °K ΔHv = (m)(R) = 8574.984 cal/mol

R= (1.98 cal/((mol)(° K)) ) 35.87 KJ/mol

Dato real = 7648.1835cal /mol o 32 KJ/mol

e%=( 7648.1835 cal/mol - 8574.984cal/ mol) (100) = -12.11

7648.1835 cal /mol

Resultados y discusión

Los resultados obtenidos son favorables, nuestra grafica muestra un comportamiento lineal, como se esperaba, además de que nuestros porcentajes de errores realmente no son altos, incluso el resultado de la prueba con el etanol fue igualmente muy favorable ya que solo varia en decimales; los errores en los resultados pueden depender de cómo se utiliza el equipo, al usar agua destilada, el matraz estaba realmente intacto de alguna otra substancia en ese momento, pero tomando en cuenta que fue nuestra primera prueba con el aparato, probablemente en este caso el error se pudiera dar por que en el momento en que ejercíamos la presión manométrica dejamos pasar mucho tiempo en tomar los datos experimentales y también no había una medición realmente exacta de las diferencias de altura del mercurio; en caso del etanol se lograron tomar mejores las medidas y ya una vez conociendo el proceso, ejercíamos presión manométrica y se tomaban al poco tiempo los datos, lo cual provocó que se realizara un mejor trabajo con esta substancia en la cual hubo poco error y quizá ese error se pudiese haber dado a que ya habíamos utilizado el agua destilada con ello pretendo decir que el matraz pudiera haber tenido residuos de esta substancia; con el acetona ocurrió un problema en el dispositivo que nos impidió poder obtener los datos experimentales, ya que el matraz con el que estábamos trabajando se estrelló, solo se lograron tomar dos datos pero no obstante, debido a la ruptura del matraz, provocaba que todos nuestros datos estuvieran totalmente equivocos, por lo que los datos obtenidos en esta práctica son de otro equipo y quizá su error fue ocasionado por la contaminación de su matraz o al momento de realizar las mediciones.

El escape de moléculas de un sólido o un líquido hacia el espacio que lo rodea, ejerce presión sobre la atmosfera. La tendencia de las moléculas al escapar de la superficie, varían enormemente de una sustancia a otra, y estas tendencias se pueden aumentar o disminuir mediante un simple cambio de temperatura en la substancia, para lo cual se ha formulado el concepto de presión de vapor, cuando la presión de vapor de un líquido es igual a la atmosférica, sea cual sea la presión, el líquido se escapa al estado vapor, no sólo en superficie, sino prácticamente en todos sus puntos de su volumen.

Conclusiones

Finalmente podemos decir y concluir que realmente existe una constante de calor latente de vaporización para cada substancia, esto debido a su interacción químicamente hablando molecular puesto que mientras más interacciones haya más rápido se dará este proceso. En cuanto a la volatilidad de las sustancias puras usadas en nuestro experimento concluimos que La volatilidad se encuentra directamente relacionada con la presión de vapor de la misma. Al ser también una función de la temperatura, una sustancia con mayor presión de vapor se va a evaporar mas rápidamente que otra con una menor presión de vapor, entonces, la primera sustancia tiene una volatilidad mayor

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