presion de vapor

Instituto Politécnico NacionalEscuela Nacional de Ciencias Biológicas

Departamento de Biofísica

“No es más fuerte ni más inteligente el que sobrevive, si no aquel que más se adapta a los cambios”

LA RIQUEZA

Un día como cualquiera, un padre de una familia adinerada llevó a su hijo a un viaje por el campo con el firme propósito que su hijo viera cuan pobre era la gente que vive en el campo. Estuvieron pasando todo el día y la noche en una granja de una familia campesina muy humilde.

Al concluir el viaje, ya de regreso a casa, el padre le pregunta a su hijo:

Padre: ¿Qué te pareció el viaje?

Hijo: Muy bonito, papa

Padre: ¿Viste lo pobre que puede ser la gente?

Hijo: Si

Padre: ¿Y qué aprendiste?

Hijo: Vi que nosotros tenemos un perro en casa, ellos tienen cinco. Nosotros tenemos una piscina larga hasta a la mitad del jardín, ellos tienen un arroyo que no tiene fin. Nosotros tenemos lámparas importadas en el patio, ellos tienen las estrellas. Nuestro patio llega hasta la muralla de la casa, el de ellos tiene todo un horizonte. Ellos tienen tiempo para conversar y convivir en familia, tú y mi mamá tienen que trabajar todo el día y casi nunca los veo.

Al terminar el relato, el padre se quedó mudo, y su hijo agregó:

Gracias papá, por enseñarme lo ricos que podemos llegar a ser!!!

Cuautle Bucio Teresa 8 grupo: 3QM1 Presión de Vapor Ramírez Pérez Nancy Noemí 9 equipo: 3 Ruiz Hernández Ubaldo Emilio 10 laboratorio: 2



PRESIÓN DE VAPOR

OBJETIVOS:

Encontrar la relación entre la presión de vapor y la temperatura de ebullición. Calcular la entalpia de vaporización de acetona, agua y etanol.

Fundamentos Definición Referencia InterpretaciónPresión de vapor Presión que ejerce las moléculas

en fase gaseosa sobre la superficie de la fase condensada y sus alrededores

3 Presión que ejerce las moléculas de la fase gaseosa sobre la superficie de la fase condensada y sus alrededores

Temperatura de ebullición

Temperatura a la cual la presión de vapor se iguala con la presión externa

3 Temperatura a la cual la presión de vapor se iguala con la presión externa

Ecuación de clausius- clapeyton

3

Volatilidad La ruptura de los enlaces hace posible que la molécula pueda separarse de fases condensadas generan una fase gaseosa

3 La ruptura de los enlaces hace posible que la molécula pueda separarse de fases condensadas generan una fase gaseosa

MATERIAL Y REACTIVOS

Aparato de presión de vapor

Micromechero

Pinza Mohr cuerpos de ebullición Probeta de 50ml bomba de vacío Pipeta graduada 25ml metanol Perilla de goma etanol Vaso de pp 100ml agua Vaso de pp 500ml




DESARROLLO EXPERIMENTAL

RESULTADOS

Tabla 1.- Acetona

Acetona Pman(mmHg) t (°C) T °K Pv(mmHg) 1/T lnPv168 42 315.15 417 3.17x10-3 6.03148 43 316.15 437 3.16x10-3 6.08128 44 317.15 457 3.15x10-3 6.12108 45 318.15 477 3.15x10-3 6.1788 46 319.15 497 3.13x10-3 6.2168 47 320.15 517 3.12x10-3 6.2548 48 321.15 537 3.11x10-3 6.2928 49 322.15 557 3.10x10-3 6.328 50 323.15 577 3.09x10-3 6.360 51 324.15 585 3.08x10-3 6 .37

Tabla 2. EtanolEtanol Pman(mmHg) t(°C) T°K Pv(mmHg) T-1 lnPv

150 65 338.15 435 2.96x10-3 6.07130 65.5 338.65 455 2.95x10-3 6.12110 66 339.15 475 2.95x10-3 6.1690 68 314.15 795 2.93x10-3 6.2070 69 342.15 515 2.92x10-3 6.2450 69.5 342.65 535 2.92x10-3 6.2830 70 343.15 555 2.91x10-3 6.3210 71 344.15 575 2.91x10-3 6.350 72 345.15 585 2.90x10-3 6.37


10-15 mL sustancia en cuestión

Colocar cuerpos de ebullición

Colocar en un tubo calefactor

Tapar con tapón de caucho

Colocar bomba de vacío

Calentar

Abrir válvula y dejar entrar aire

Resgistrar temperatura y presión



Tabla 3. Agua

Agua Pman(mmHg) t(°C) T°K Pv(mmHg) 1/T lnPv400 66 339.15 188 2.95x10-3 5.24370 68 341.15 215 2.93x10-3 5.37330 71 344.15 255 2.91x10-3 5.54280 78 348.15 357 2.90x10-3 5.88210 80 353.15 375 2.83x10-3 5.93150 82 355.15 435 2.82x10-3 6.0890 86 359.15 495 2.78x10-3 6.2050 88 361.15 535 2.77x10-3 6.2810 90 363.15 575 2.75x10-3 6.350 91 364.15 585 2.75x10-3 6.37




ANÁLISIS DE RESULTADOS

Los vapores y los gases, tienden a ocupar el mayor volumen posible y ejercen así sobre las paredes de los recintos que los contienen, una presión también llamada, fuerza elástica o tensión. Para determinar un valor sobre esta presión se divide la fuerza total por la superficie en contacto.

Por lo observado en la gráfica 1 se deduce que la presión es directamente proporcional a la temperatura por lo tanto a mayor presión mayor temperatura de ebullición y mayor volatilidad.

Para un sistema en equilibrio, la variación del potencial químico entre ambas fases (d T), es igual a cero:

d T= d g-d l=0

La fase de vapor es igual a la variación del potencial química de la fase condensada:

d g=d l




Componentes puros en cada fase

d = Vdp-Sdt

VgdP-SgdT=Vl dP-Sl Dt

(Vg-Vl) dP=(Sg-S l)dT

dP/dT=(Sg-S l)/ (Vg-Vl)

dP/dT= S/ V

Esta última ecuación se le conoce como la ecuación de Clapeyton y establece establece la dependencia de la presión respecto a la temperatura para cualquier sistema bifásico unicomponente

Para un sistema reversible:

S= Hv/T

dP/dT = Hv/T(Vg-Vl)

Calor latente de vaporación = Hv

La temperatura de ebullición del líquido= T

Si se considera un mol de agua, el volumen del vapor en condiciones estándar o normales es de 22400cm3 como gas ideal, mientras el volumen del líquido es de 18cm3 esto es si la densidad del agua es la unidad. De aquí se deduce que el volumen del líquido en comparación con su vapor, es despreciable es decir

Vg-Vl= V= Vg

dP/dT = Hv/TVg

si el valor se comporta como gas ideal se puede encontrar el volumen aplicando la ley general de ecuación del estado gaseoso

V=RT/P

dP/dT= HVP/RT

dP/P=( HV/R)(dt/T2)

SI H es constante en el rango de la temperatura de trabajo:

ln P2/P1=( Hv/R)((T2-T1)/T2T1)Cuautle Bucio Teresa 8 grupo: 3QM1 Presión de Vapor Ramírez Pérez Nancy Noemí 9 equipo: 3 Ruiz Hernández Ubaldo Emilio 10 laboratorio: 2



Conocida como la ecuación de Clausius-Clapeyron, donde P1 es la presión de vapor a la temperatura de ebullición T1 , P2 es la presión de vapor a la temperatura de ebullición T2 y Hv es el calor latente de vaporización R, la constante de los gases, es igual a 1.987cal/mol°KAsi conociendo dos estados de equilibrio P2 a T2 y P1 a T1 podemos conocer los H vap para diferentes sustancias puras. Si conocemos el Hvap de la sustancia en particular, podemos conocer la temperatura de ebullición de este líquido a diferentes presiones.

CONCLUSIONES:

En un sistema cerrado, donde no hay intercambio de materia solo de energía se colocaron diferentes sustancias, tomando la presión manométrica (diferencia de alturas del manometro) y la

Pv=Pman-Patm en la grafica 1se observa que a mayor temperatura, mayor presion,mayor volatilidad, siendo la acetona la sustancia mas volatil esto se debe a que presenta una ruptura de enlace en la molécula lo que provoca una separacion de la fase condensada en el sistema, se origina la volatilida, después al establecer un equilibrio dinamico entre ambas fases regresa a fase condensada, cunado la presion de vapor iguala la presion aplicada a esa temperatura se alcanza un punto de ebullición.

CUESTIONARIO:

1. Defina presion de vapor:R: Presion de la fase gaseosa sobre la superficie de la fase condensada y sus alrededores.

2. Que es la temperatura de ebullición? R: Es la temperatura a la cual la presion de vapor iguala la presion externa

3. Calcular Hv formula - Hv=(R) (-b)R=1.987cal/mol°KAcetona : Hv teorica=7230cal/mol Hvpractica =(1.987cal/mol°K)(-3773.15°K)/-1= 7497.2453cal/mol % error= Hvteorica- Hvpractica/ Hvteorica %error =(7230-7497.2453/7230)(100)=3. 69%Etanol : Hv teorica=9410cal/mol Hvpractica=(1.987cal/mol°K)(-4868.75)/-1=9674.21cal/mol % error= Hvteorica- Hvpractica/ Hvteorica % error=2.81%Agua: Hv teorica=9710cal/mol Hvpractica=(1.987cal/mol°K)(-5154.20)/-1=10241.40cal/mol % error= Hvteorica- Hvpractica/ Hvteorica % error=9710-10241.40/9710(100)=5.47%




4. Efecto de solutos no volatiles en la presion de vapor :

R:Descenso relativo de la presion de vapor:disminucion de numero de mleculas del disolvente en la superficie libre, la aparicion de fuerzas atracticas entre las moleculas del soluto a las moleculas del disolvente, dificultando su paso a vapor.Elevacion ebulliciosa: aumento de la temperatuta de ebullicon T=Ke m Ke= cte ebulloscopica especifica de cada disolvente Descenso crioscopica: punto de congelacion mas baja que la del poro Tc= Kc m Kc= cte crioscopica del disolvente Presion osmótica: tendencia a diluirse una dilución separada del solvente puro por una membrana semipermeable

5. Destilación simple, fraccionada, arrastre de vapor y destilación al vacío:R: Destilación simple se emplea para sustancias con una diferencia de punto de ebullición muy lejana en sustancias volátilesFraccionada: se emplea para sustancias con altos puntos de ebullición cercanos Presión reducida: separar sustancias a una menor temperatura que las de su punto de ebullición ya que se tienen sustancias con altas puntos de ebullición (se reduce su presión para lograrlo)Cuando alguna de estas sustancias alcanza primero su punto de ebullición su presión de vapor es más alto que las otras presiones de las sustancias menos volátiles.

6. ¿Cuál es la relación de la presión de vapor y la volatilidad de sustancias?R: La presión de vapor es una medida de la volatilidad de una sustancia es decir su capacidad para pasar de un estado líquido o solido a un estado gaseoso y por lo tanto de pasar de un medio a otro hasta la atmosfera.

BIBLIOGRAFÍA 1. Castellan G.W., fisicoquímica, 2a edición, ed. Addison- Wesley (1971), pp: 371-3782. Joseph H., TABLES, 3 a ed. Johnwiley(2002), pp: 210-2153. Maron Carl F. Pruttlon. Fundamentos de fisicoquímica. Ed. Limusa wiley.


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