Como você calcula o ponto de ebulição em diferentes pressões?
Responda:
Para variações no ponto de ebulição em função da pressão de vapor, use a Equação de Clausis-Clapeyron ... No entanto, para variações na pressão de vapor em função de propriedades físicas e químicas intrínsecas, os pontos de ebulição são elevados para substâncias da fase líquida com baixos valores de pressão de vapor enquanto Os pontos de ebulição são baixos para substâncias com valores de pressão de vapor relativamente altos.
Explicação:
Se uma substância especificada for sujeita a variações nas pressões atmosféricas circundantes, os pontos de ebulição diminuirão com os valores decrescentes da pressão atmosférica e aumentarão com o aumento dos valores da pressão atmosférica. Se os valores do ponto de ebulição para uma substância especificada a uma temperatura e pressão PA especificadas são fornecidos, é possível determinar o ponto de ebulição em diferentes valores de pressão de vapor usando a Equação de Clausis-Clapeyron.
A equação de Clausis-Clapeyron é derivada de #VP_2 = VP_1e^(-DeltaH_v/(RT))# a duas temperaturas diferentes. A forma clássica é ...
#ln((VP_2)/(VP_1))# = #(Delta H_v)/R##(1/T_1 - 1/T_2")#
Assuma as seguintes condições para água ...
#BP_1 = T_1 = 373K# at #VP_1 = 760mmHg#
Determinar #BP_2 = T_2# at #VP_2 = 700mmHg#
#R = 0.008314 (Kj)/("mole"*K)#
#Delta H_v = 40.66 (Kj)/"mole"#
#ln(700/760)# = #((40.66(Kj)/"mol")/(0.008314(Kj)/(mol*K)))(1/373-1/T_2)#
Resolvendo essa expressão para #T_2 => 371K = BP_2#
No entanto, se considerarmos os valores do ponto de ebulição das substâncias em termos de suas propriedades químicas e físicas, os pontos de ebulição são inversamente dependentes da pressão de vapor exibida por uma substância da fase líquida a uma temperatura especificada. As questões aqui dependem da definição do ponto de ebulição de uma substância na fase líquida. Isso é, ...
por definição => Ponto de Ebulição de uma dada substância é a temperatura na qual a pressão de vapor de uma substância líquida é igual à pressão atmosférica circundante.
Isso significa que, para ferver um líquido, calor suficiente deve ser adicionado ao corpo do líquido para forçar moléculas suficientes para a fase de vapor, de modo que sua pressão de vapor seja igual à pressão atmosférica circundante. Se, por exemplo, as forças inter-moleculares entre as moléculas da fase líquida forem altas, o líquido exibirá uma baixa pressão de vapor devido à evaporação limitada. Consequentemente, uma quantidade maior de calor (temperatura mais alta) deve ser fornecida ao líquido para aumentar seu valor de pressão de vapor o suficiente para igualar a pressão atmosférica circundante e ferver.
Em contraste, uma substância líquida com baixas forças inter-moleculares demonstraria uma alta pressão de vapor porque as moléculas na interface líquido / atmosfera evaporariam mais facilmente e, assim, atingiriam uma pressão de vapor igual à pressão atmosférica com mais facilidade. Isso significa que a pressão de vapor da substância com forças inter-moleculares mais baixas atingiria a pressão de vapor atmosférico com muito menos energia e ferveria a uma temperatura mais baixa.
Pode-se calcular o ponto de ebulição intrínseco de uma substância líquida usando Propriedades termodinâmicas e aplicando a seguinte expressão para obter o 'Ponto de ebulição termodinâmico'.
=> #DeltaH^o = TDeltaS^o# => #T_(bp)# = #(DeltaH^o)/(DeltaS^o) #
Ponto de ebulição termodinâmico da água#(H_2O)#:
(#DeltaH^o and S^o# Os valores são da Tabela de propriedades termodinâmicas padrão. )
#DeltaH^o[H_2O(l)] = - 285.8((Kj)/(mol))#
#DeltaH^o[H_2O(g)] = - 241.8((Kj)/(mol))#
#H_2O(l) rightleftharpoons H_2O(g)#
#DeltaH^o(Rx) = DeltaH^o[H_2O(g)] -DeltaH^o[H_2O(l)] #
#= -241.8((Kj)/(mol))(1 mol)+285.8((Kj)/(mol))(1mol#)
#= 44Kj#
#DeltaS^o(Rx) = S^o(H_2O(g) - S^o(H_2O(l))#
#=188.7((j)/(mol*K)) - 69.95((j)/(mol*K))#
#= 118.75((j)/(mol*K)) = 0.11875(Kj)/(mol*K))#
#T_(bp)= ((44((Kj)/(mol))) /(0.11875((Kj)/(mol*K)))) = 370.53K#
#T_(bp)= (370.53 - 273)^oC = 97.5^oC#