Equilibrio Líquido-VaporPresión de vapor y entalpía de vaporización del agua

Equipo 3

Práctica 3

ObjetivosComprender e interpretar el significado de variables termodinámicas

involucradas en la ecuación de Clausius-Clapeyron y su aplicación en la determinación de la entalpía de vaporización.

Calcular la entalpía de vaporización del agua a partir de datos experimentales y obtener los parámetros para la ecuación de Clausius-Clapeyron.

Equilibrios físicos y sus característicasEl equilibrio se refiere a aquel estado de un sistema en el cual no se produce ningún cambio neto adicional. Cuando A y B reaccionan para formar C y D a la misma velocidad en que C y D reaccionan para formar A y B, el sistema se encuentra en equilibrio químico.

El equilibrio físico se da entre dos fases de la misma sustancia, debido a que los cambios que ocurren son procesos físicos. El equilibrio físico es el estudio teórico de las condiciones de la coexistencia entre las fases de una misma sustancia. Las características termodinámicas que a estos los definen son la presión y la temperatura.

Diferencia entre gas y vaporGas: se definirá a un gas como el estado de agregación de la materia en que esta no tiene una forma determinada a causa de la libre movilidad de sus moléculas sino que llena completamente cualquier espacio en que se sitúe.

Vapor: un vapor, si bien tiene el mismo estado de agregación del gas, se diferencia de este que al ser comprimido isotérmicamente, al llegar a una presión determinada (que se denominará presión de saturación, Ps y que depende de la sustancia y de la temperatura a la cual se realiza la compresión) comienza a licuar, pasando al estado líquido.

Si a un gas se le comprime isotérmicamente, este nunca llega a pasar al estado líquido (aún a presiones altas), que es lo que lo diferencia de un vapor.

El punto crítico es la temperatura que divide un gas de un vapor.

Presión de vaporLa Presión de vapor o más comúnmente presión de saturación es la presión a la que a cada temperatura las fases líquida y vapor se encuentran en equilibrio; su valor es independiente de las cantidades de líquido y vapor presentes mientras existan ambas. En la situación de equilibrio, las fases reciben la denominación de líquido saturado y vapor saturado.

Las unidades en las que se expresa comúnmente son en mmHg

Factores de que depende la Presión de vapor

La naturaleza del líquido

La temperaturaLa presión de vapor en los líquidos crece

rápidamente al aumentar la temperatura

Entalpía de vaporizaciónLa entalpía de vaporización o calor (molar o másico) de vaporización (ΔHvap) es la cantidad de energía necesaria para que la unidad de masa o cantidad sustancia (kilogramo, mol, etc.) de una sustancia que se encuentre en equilibrio con su propio vapor a una presión de una atmósfera pase completamente del estado líquido al estado gaseoso.

Se representa por ΔHvap por ser una entalpía.

Se expresa en KJ/mol, su valor varía o lo afecta la

temperatura y la naturaleza del líquido y las

Interacciones intermoleculares que presenta.

Ecuación de Clausius-ClapeyronEs una forma de caracterizar el cambio de fases líquido-sólido en un diagrama de presión temperatura, la línea que separa los estados se llama curva de coexistencia.

Pvap = Presión de vapor de la sustancia (mmHg)

∆Hvap = entalpía de vaporización de la sustancia (J/molºK)

R=constante del gas ideal = 8.314J/molºK o 1.9872cal/molºK

T = temperatura de equilibrio (ºK) C = constante de integración: valor de P cuando 1/T =0.

La utilidad de la ecuación Clausius-Clapeyron es que predice donde va a ocurrir una transición de fase.

Ecuación de Clausius-ClapeyronEs útil para predecir dónde ocurrirá una transición de fase.

La ecuación de Clausius-Clapeyron tiene forma de ecuación de la recta,

Y = m x + b

por lo que se puede obtener la pendiente de la misma y a partir de esto, despejar la entalpía de vaporización.

Entalpía de vaporización del agua40.65 kJ/mol a 273.15 K

Ley de CharlesConsiderando un gas ideal a condiciones de presión constante, se tendrá que el volumen será inversamente proporcional a la temperatura (en grados Kelvin). Para cierta cantidad de gas a una presión dada, a mayor velocidad de las moléculas (temperatura), mayor volumen del gas.Expresión matemática

Fracción MolEs una unidad química usada para expresar la concentración de soluto en una solución. Nos expresa la proporción en que se encuentran los moles de soluto con respecto a los moles totales de solución, que se calculan sumando los moles de soluto(s) y de solvente.Para calcular la fracción molar de una mezcla homogénea, se emplea la siguiente expresión:

Yx= nx/nT

Desarrollo experimental

Links útiles1.http://www.frro.utn.edu.ar/repositorio/catedras/quimica/3_anio/integ

racion3/Gases_y_vapores.pdf

2.http://es.scribd.com/doc/8961285/Ecuacion-de-Clausiius-clapeyron#scribd

3.https://books.google.com.mx/books?id=CfxqMXYfu7wC&pg=PA30&dq=presi%C3%B3n+de+vapor&hl=es&sa=X&ved=0CCYQ6AEwAmoVChMIspriv4_mxwIVwgqSCh2HDwEQ#v=onepage&q=presi%C3%B3n%20de%20vapor&f=falsel