Fisicoquimica presion de vapor

INTRODUCCIÓN
En esta práctica se realizó la determinación de la presión de vapor de
líquidos. Se utilizó la ecuación de Clausius Clapeyron para expresar
matemáticamente la variación de la presión del vapor con la temperatura, y
así mismo se graficaron nuestros datos.

FUNDAMENTO TEÓRICO
1. Presión de vapor
Es una de las propiedades más importante y útil de los líquidos, de algunos sólidos y de
las disoluciones líquidas a las condiciones que predominan en nuestro entorno
ecológico. La propiedad en estudio es una variable importante en el diseño y operación
de procesos industriales Químicos, Físicos y Biológicos como consecuencia de la
existencia de interface en las que participe un vapor.
1.1 PRESION DE VAPOR SATURADO.
Es la máxima presión que ejerce el vapor de un liquido producido a una determinada
temperatura; estableciéndose un equilibrio dinámico entre la evaporación y la
condensación.
Estos valores de la presión se encuentran tabulados para los diferentes líquidos y
distintas temperaturas. La presión del vapor solamente depende de la temperatura y la
naturaleza del líquido.
2. TERMODINÁMICA
La termodinámica es la parte de la física que estudia los mecanismos de transformación
o transferencia de energía de un cuerpo a otro dentro de un sistema. Se llama sistema
termodinámico a toda porción o cantidad de materia definida o limitada por barreras, ya
sean estas reales o imaginarias.
Las barreras de un sistema pueden clasificarse de la siguiente manera:
a) Aislante, que no permite el paso de la materia de energía.
b) Fijas o rígidas, que impiden los cambios de volumen.
c) Adiabáticas, que no permiten la transferencia de energía en forma de calor ni de
materia.
d) Impermeables, a través de las cuales no se produce intercambio de materia.
e) Permeables que facultan el intercambio de materia y energía en forma de calor.
2.1 CALOR:
Es una forma de energía presente en todos los cuerpos que nos rodean. El calor
contenido en un cuerpo depende cuantitativamente de su nivel térmico (temperatura) de
su cantidad de materia (masa) y de su capacidad para almacenar energía en forma
térmica. La cantidad de materia (masa) de un cuerpo puede expresarse por medios
exclusivamente mecánicos. La capacidad para almacenar calor corresponde a la
naturaleza del cuerpo y puede precisarse de modo totalmente general de modo que para

el estudio de la energía térmica contenida en un cuerpo dado adquiere especial
importancia la medición del nivel térmico de dicho cuerpo.
2.2 Punto de Ebullición.
La ebullición de un líquido se presenta cuando la presión de vapor iguala a la presión
externa.
El punto de ebullición normal es la temperatura a la cual la presión de vapor es igual a
un átomo. La energía requerida por cada mol de sustancia que cambia de fase liquida a
vapor se denomina calor molar de vaporización de un liquido.
2.3 Temperatura:
Índice de nivel térmico en el cual se encuentra una determinada cantidad de calor. La
temperatura en el sistema práctico, se mide en grados centígrados o Celsius.
2.4 Vaporización
La vaporización es el paso de un cuerpo del estado líquido al gaseoso. Este fenómeno
se puede producir de cuatro formas diferentes:
a) Vaporización en el vació.
b) Vaporización en una atmósfera gaseosa
c) Evaporación
d) Ebullición.
3. Variación de la presión de vapor con la temperatura: La presión
de vapor de un líquido es una función creciente de la temperatura esta relación
se determina mediante la ecuación de Clausius Clapeyron que es:
 P
 
 ( vap .) 
( vap
.)

T T V V T V
( 
) ( )
( v ) ( l ) ( v
) ……………………..(A)
Donde:
λvap : cantidad de calor absorbido en la vaporización.
Vl : Volumen del liquido.

Vv : Volumen de vapor saturado.
P
T


: Velocidad de cambio de presión de vapor con la temperatura.
Además:
(v)
RT
V
 , cuando se trata de un mol
P
Remplazando en (A) tenemos la siguiente ecuación:
vap vap P P P
   
( .) ( .)
T
2 2
T T R P T R



  
Si la ecuación de Clausius-Clapeyron integramos sin límites cuando R y
λvap son constantes se tiene:
 P   vap  P vap 
T
      
( .) T
( .)
2 2
P T R P R T
 P   T

vap vap
( .) ( .)
     
 
2
 ( vap
.)

1
( )
1
( )
   
2.303
LnP C
P R T R T
LogP C
R T
La ecuación tiene una similitud con al ecuación de una recta, por lo tanto
podemos graficarlo de la siguiente manera.
Graficando LogP (vs) 1/T.

C’
LogP m = - λvap
2.303R
1/T
Donde: λvap = - 2.303Rm
Si la ecuación de Clausius-Clapeyron integramos entre límites definidos cuando R y
λvap son constantes, se tiene.
     
  
P P T P T T
P T vap P vap T vap
P T P T
( .) ( .) 2 ( .) 2 1
2 2 2 2
    , o
 
   ( )
 2 2
 
1 1 1 1
1 2 1
T Ln
P RT P R T P R T T
  
   
P vap T T
2 ( .) 2 1
( )
  
2.303
1 2 1
Log
P R T T
  

MATERIALES Y EQUIPOS
 Matraz de un litro de capacidad con tapón trihoradado
 Termómetro
 Tubo de vidrio en T.
 Tubo en forma de u con mercurio( se utiliza también como manómetro)
 Pinzas de Mohr
 Mechero de bunsen
 Agua destilada
 Varilla de vidrio
 Pipeta de 5ml

PROCEDIMIENTO:
 Instalar el equipo de trabajo con los materiales ya mencionados.
 Llene el matraz con agua destilada hasta un tercio de su volumen total,
mantener las llaves # 1,2 y 3 abiertas. La presión dentro de un matraz será
igual a la atmósfera, por lo tanto el nivel de mercurio en las dos ramas de tubo
en u serán iguales..
 Cierre las llaves # 2 y 3 y mantener abierta la llave # 1.
 Calentar el agua del matraz con un mechero hasta ebullición, retirar
inmediatamente el mechero para evitar sobrecalentamiento.
 Cerrar la llave # 1 y abra la llave # 3 el nivel del mercurio en ambas ramas
deben ser iguales, de lo contrario espere que establezca el nivel.
 Anote las temperaturas y presiones manométricas, empezando de 89 grados
ºC en forma descendente, en intervalos de dos grados centígrados. Debido al
enfriamiento en el matraz el vapor empieza a condensar y crea un ligero vacío
dentro de el por lo tanto, la columna empieza a subir en la rama derecha y en la
misma proporción baja el de la izquierda.
 Terminando el experimento cierra la llave # 3 y abra la llave # 2 para evitar que
el mercurio ingrese al matraz.

CÁLCULOS Y RESULTADOS:
Datos Experimentales
Tabla I:
Nº TºC TºK P mmHg
1 86 359 450.9
2 85 358 434.9
3 84 357 427.9
4 83 356 423.9
5 82 355 421.9
6 81 354 420.9
7 80 353 419.9
Tabla2
Nº 1/T Log (P) Log P*1/T (1/T)2
1 2.785.10-3 2.654 7.391.10-3 7.756.10-6
2 2.793.10-3 2.638 7.368.10-3 7.8.10-6
3 2.801.10-3 2.631 7.369.10-3 7.845.10-6
4 2.809.10-3 2.627 7.379.10-3 7.89.10-6
5 2.817.10-3 2.625 7.395.10-3 7.935.10-6
6 2.825.10-3 2.624 7.413.10-3 7.98.10-6
7 2.833.10-3 2.623 7.402.10-3 7.026.10-6

Se sabe que:
A= Σ (1/T)2 Σ Log(P) - Σ (1/T) (Log P) Σ (1/T )
n Σ (1/T)2 - (Σ(1/T))2
B= Σ (1/T) (Log P) - Σ (1/T) Σ (Log P)
n Σ (1/T)2 - (Σ(1/T))2
Reemplazando valores tenemos:
A= (5.423x10-5) (18.442) - (0.051) (0.019) = 13.36 mmHg
7 (3.866x10-4) - (3.866x10-4)
B= 7(0.051) - (0.019) (18.442) = -3018 mmHg ºK
7 (3.866x10-4) - (3.866x10-4)
Para el cálculo del valor molar de vaporización
Se emplea la ecuación de clausius – Clapeyron.
푳풐품푷 = −
흀풗풂풑
ퟐ. ퟑퟎퟑ푹
×
ퟏ
푻
+ 푪
Tenemos que: Y=A+BX
Como: Y: Log P
X: 1/T

ENTONCES:
−
휆푣푎푝
2.303푅
= 푩
흀풗풂풑 = 3018 x 2.303x 0.082
흀풗풂풑 = 570 푐푎푙/푚표푙
Para calcular la constante “c” usamos
También La ecuación de clausius – clapeyron
Entonces:
C = A
C = 13.36mmHg.
Con los datos tabulados se obtiene la siguiente grafica
1/Tº Log P
0.00278 2.654
0.00293 2.638
0.00801 2.631
0.00809 2.627
0.00817 2.625
0.00825 2.624
0.00833 2.623

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
3.50000
3.00000
2.50000
2.00000
1.50000
1.00000
0.50000
0.00000
Log P 3.167 3.028 2.886 2.740 2.589 2.434 2.275 2.111 1.942 1.767
1/Tº 0.00272 0.00275 0.00279 0.00283 0.00287 0.00292 0.00296 0.00300 0.00305 0.00310
Axis Title
GRÁFICA DE LA DEPENDENCIA DEL LogP EN FUNCIÓN DE 1/Tº

DISCUSIÓN Y RECOMENDACIÓN
Para él cálculo de la cantidad de calor absorbido en la vaporización
se utilizó el mercurio como un reactivo arbitrario para determinar la
presión de vapor, esto a una determinada temperatura.
En la teoría se dice que cada liquido (en nuestro caso el mercurio),
tiene su presión de vapor característica a una temperatura dada, en la
practica pudimos comprobarlo, ya que cuando tuvimos una
temperatura fija (iniciando con 89 C ), su tuvo una lectura de la
presión en el papel milimetrado.
En la practica solo consideramos sistemas de un solo componente, ya
que el liquido el vapor tienen la misma composición y existe una
presión para una temperatura fija.
Se debe procurar disponer de los materiales y reactivos requeridos
para cada practica.
Se debe realizar con sumo cuidado a la hora de la medición del
mercurio con respecto al papel milimetrado, ya que esto nos
garantizara resultados as certeros.

CONCLUSIONES
En la determinación de la presión de vapor de los líquidos a
temperaturas mayores que la ambiental, se tiene que a mayor
temperatura tendremos una menor presión, esto significa que la
presión de vapor es inversamente proporcional a la temperatura.
La temperatura ambiental no difiere de una temperatura
incrementada con calor, mientras halla un tubo de escape del vapor
de agua, todo esto con respecto a que el nivel de mercurio este en
equilibrio.
Podemos deducir que la presión atmosférica esta presente en el
sistema influye a mantener el equilibrio del nivel del mercurio.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
 MARON Y PRUTON fundamentos de FISICOQUÍMICA grupo
Noriega Editores LIMSA.
 FÍSICOQUÍMICA MANUAL DE LABORATORIO” –Ing.
Alejandro BARBA REGALADO – Facultad de Ciencias–
UNASAM– 2009
Referencias web
 http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/leip/clemente_c_m
a/capitulo3.pdf

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