Si coloca un líquido en un espacio cerrado, las moléculas de la superficie de ese líquido se evaporarán hasta que todo el espacio esté lleno de vapor. La presión creada por el líquido que se evapora se llama presión de vapor. conocer la presión de vapor a una temperatura específica es importante porque la presión de vapor determina el punto de ebullición de un líquido y está relacionada con cuándo se quemará un gas inflamable. Si el vapor de un líquido en su ubicación es peligroso para su salud, la presión de vapor lo ayuda a determinar qué cantidad de ese líquido se convertirá en gas en un período de tiempo determinado y, por lo tanto, si será peligroso respirar el aire. Las dos ecuaciones utilizadas para estimar la presión de vapor de un líquido puro son la ecuación de clausius-clapeyron y la ecuación de antoine.
la ecuación de clausius-clapeyron
Mida la temperatura de su líquido con un termómetro o termopar. en este ejemplo veremos el benceno, un químico común que se usa para fabricar varios plásticos. Usaremos benceno a una temperatura de 40 grados centígrados, o 313.15 kelvin.
encuentre el calor latente de vaporización para su líquido en una tabla de datos. esta es la cantidad de energía que se necesita para pasar de un líquido a un gas a una temperatura específica. El calor latente de vaporización de benceno a esta temperatura es de 35,030 julios por mol.
encuentre la constante de clausius-clapeyron para su líquido en una tabla de datos o en experimentos separados que miden la presión de vapor a diferentes temperaturas. esta es solo una constante de integración que proviene de hacer el cálculo utilizado para derivar la ecuación, y es única para cada líquido. las constantes de presión de vapor a menudo se refieren a la presión medida en milímetros de mercurio, o mm de hg. La constante para la presión de vapor del benceno en mm de hg es de 18,69.
use la ecuación de clausius-clapeyron para calcular el registro natural de la presión de vapor. La ecuación de clausius-clapeyron dice que el registro natural de la presión de vapor es igual a -1 multiplicado por el calor de vaporización, dividido por la constante de gas ideal, dividido por la temperatura del líquido, más una constante única para el líquido. para este ejemplo con benceno a 313.15 grados kelvin, el registro natural de la presión de vapor es -1 multiplicado por 35,030, dividido por 8.314, dividido por 313.15, más 18.69, que es igual a 5.235.
calcule la presión de vapor del benceno a 40 grados centígrados mediante la evaluación de la función exponencial en 5.235, que es 187.8 mm de hg, o 25.03 kilopascales.
la ecuación de antoine
encuentre las constantes de antoína para el benceno a 40 grados centígrados en una tabla de datos. Estas constantes también son exclusivas de cada líquido, y se calculan utilizando técnicas de regresión no lineal en los resultados de muchos experimentos diferentes que miden la presión de vapor a diferentes temperaturas. estas constantes referidas a mm de hg para benceno son 6.90565, 1211.033 y 220.790.
use la ecuación de antione para calcular el logaritmo de la base 10 de la presión de vapor. La ecuación de antoine, que utiliza tres constantes únicas para el líquido, dice que el logaritmo de la base 10 de la presión de vapor es igual a la primera constante menos la cantidad de la segunda constante dividida por la suma de la temperatura y la tercera constante. para el benceno, esto es 6.90565 menos 1211.033 dividido por la suma de 40 y 220.790, que es igual a 2.262.
calcule la presión de vapor aumentando 10 a la potencia de 2.262, lo que equivale a 182.8 mm de hg, o 24.37 kilopascales.
propina
ni el volumen total ni otros gases en el mismo espacio, como el aire, tienen un efecto en la cantidad de evaporación y la presión de vapor resultante, por lo que no afectan el cálculo de la presión de vapor.
La presión de vapor de una mezcla se calcula con la ley de raoult, que agrega las presiones de vapor de los componentes individuales multiplicada por su fracción molar.
advertencia
Las ecuaciones de clausius-clapeyron y antoine solo proporcionan estimaciones de la presión de vapor a una temperatura específica. Si es necesario conocer la presión de vapor exacta para su aplicación, debe medirla.