UNIVERSIDADE COMUNITÁRIA DA REGIÃO DE CHAPECÓ
ÁREA DE CIÊNCIAS EXATAS E AMBIENTAIS
ENGENHARIA DE ALIMENTOS/ENGENHARIA QUÍMICA
DISCIPLINA: FÍSICO-QUÍMICA EXPERIMENTAL
PROFESSORES: JACIR DAL MAGRO/JAQUELINE SCAPINELLO
SEMESTRE: | HORAS AULA: 54 | CRÉDITOS: 03
EXPERIMENTO No 02
PRESSÃO DE VAPOR DE LÍQUIDOS
1. OBJETIVOS
Efetuar a medição, na temperatura ambiente, e em temperaturas superiores, da pressão de vapor de vários
líquidos.
2. MATERIAIS
a) Equipamentos
b) Reagentes
- 1 Seringa;
- 1 Suporte universal;
- 1 Manômetro de tubo em U;
- 1 Termômeto;
- 1 Quitassato;
- 1 Bequer;
- 1 Tela de amianto e tripé;
- 1 Bico de bunsen.
- Acetona (C3H6O);
- Etanol (C2H6O);
- Tetracloreto de carbono (CCl4);
- Água (H2O).
3. TEORIA
Se uma certa quantidade de um líquido puro for colocado num recipiente evacuado, cujo volume
molar é maior que o do líquido, uma porção de líquido irá evaporar de modo a preencher com vapor o
volume restante do recipiente. Desde que permaneça algum líquido depois que o equilíbrio se estabeleceu, a
pressão do vapor no recipiente é uma função apenas da temperatura do sistema. A pressão desenvolvida é a
pressão de vapor do líquido, que é uma propriedade característica de cada líquido, aumentando rapidamente
com a temperatura. A temperatura na qual a pressão de vapor é igual a 1atm e a temperatura normal de
ebulição do líquido (Teb). Alguns sólidos são suficientemente voláteis para produzir pressões de vapor
mensuráveis, mesmo a temperaturas comuns. Se acontecer que a pressão de vapor de um sólido atinja 1atm,
a uma temperatura abaixo do ponto de fusão do sólido, o sólido sublima. Esta temperatura é chamada
temperatura normal de sublimação (Ts). As temperaturas de ebulição e de sublimação dependem da pressão
imposta à substância.
A existência de uma pressão de vapor, e o seu aumento com a temperatura, são conseqüências da
distribuição de energia de Maxwell-Boltzmann. Mesmo em temperaturas baixas, uma fração das moléculas
no líquido tem, em virtude de distribuição de energia, energia em excesso além da energia de coesão do
líquido. Essa fração aumenta rapidamente com o aumento da temperatura. O mesmo é verdade para sólidos
voláteis.
Isto significa que, numa dada temperatura, um líquido com maior energia de coesão (isto é, um
grande calor de vaporização molar, Qvap), terá uma menor pressão de vapor que um líquido com uma
pequena energia de coesão.
A 20°C o calor de vaporização da água é 44 KJ/mol, enquanto que o do tetracloreto de carbono é
32 KJ/mol; correspondente, as pressões de vapor nesta temperatura são 2,33 KPa para água e 12,13 KPa para
o tetracloreto de carbono.
A Equação (1) relaciona a pressão de vapor, a temperatura e o calor de vaporização, trata-se de uma
forma da Equação de Clausius-Clapeyron.
P  P e
  Qvap


RT 

(1)
onde P é uma constante, que tem as mesmas unidades de P, e pode ser avaliada em termos do calor de
vaporização (Qvap), e da temperatura normal de ebulição (Teb). Na temperatura de ebulição (Teb), a pressão
de vapor é 1 atmosfera, portanto:
1  P e
  Qvap


RT 

(2)
Logo:
P  1  e
  Qvap


RT 

(3)
A Equação (3) é suficiente para avaliar a constante P . A Equação (1), após linearizada, pode ser escrita
como:
ln P  
 Qvap
RT
 ln P 
(4)
A Equação (4) é útil para a representação gráfica da pressão de vapor com a temperatura. A
Equação (3) é, portanto, a equação de uma reta, cujo coeficiente angular é
ln P  . A Figura 1 é um exemplo que mostra os dados do logP  vs 1
T
 Qvap
R
. O coeficiente linear é
para o benzeno.
Figura 1 – Log(P) em função de 1/T para o benzeno.
Conforme o exposto até o momento, um método conveniente para determinar o calor de vaporização
de um liquido é medir a pressão de vapor a varias temperaturas. Depois dos dados experimentais terem sido
colocados em um gráfico do tipo da Figura 1, o coeficiente angular é medido e, deste valor, determina-se
Qvap.
Mesmo utilizando aparelhagens simples, esse método é capaz de fornecer resultados mais precisos
que uma determinação calorimétrica de Qvap, também com equipamentos simples.
4. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
Monte o equipamento conforme é mostrado na Figura 2. Conectar a saída do quitassato, conforme
ilustrado na Figura 2, ao manômetro de tubo em U, e espere que o equilíbrio seja estabelecido. Meça a
diferença de altura entre os dois ramos do manômetro.
Figura 2 – Equipamento para medir a pressão de vapor de líquidos.
Injetar 5 ml do líquido, cuja pressão de vapor se deseja medir, aguardar uns 5 minutos para
estabelecer o equilíbrio, e meça a diferença de alturas entre os níveis de Hg. Qual é a pressão de vapor do
líquido na temperatura do laboratório (ambiente)? Não esquecer de anotar a temperatura.
Coloque o quitassato em um banho Maria e meça a diferença de aturas a cada 5°C até que o líquido
entre em ebulição. Para que o procedimento seja bem executado não podem ocorrer vazamentos.
5. DADOS
- Diferença de alturas com o quitassato vazio.
- Diferença de alturas com o líquido a T ambiente.
- Diferença de altura com o liquido as diversas temperaturas estudadas, conforme a Tabela 1.
- Anotar todas as observações pertinentes.
6. RESULTADOS
- Tabelar os dados de temperatura contra pressão para cada um dos líquidos.
- Plotar os dados conforme a Equação (4), para todas as substâncias estudadas.
- Encontrar o calor de vaporização para todas as substâncias estudadas. Comparar com dados da literatura.
- Encontrar, a partir de dados experimentais, o valor de P dos compostos estudados.
7. PERGUNTAS
a) Qual dos líquidos estudados possui maior pressão de vapor a T ambiente?
b) Qual dos líquidos estudados tem maior massa molecular? Pode ser estabelecida alguma relação?
c) Em qual das substancias consideradas existem maiores forças intermoleculares na fase liquida?
d) Coincidem os valores encontrados com os da literatura?
8. BIBLIOGRAFIA
ATKINS, Peter. Físico-química. 6. ed. Rio de Janeiro: LTC, 1999. 252 p.
ATKINS, Peter; PAULA, Julio de. Physical chemistry. 7. ed. New York: Oxford, 2002. 1149 p.
CASTELLAN, Gilbert. Fundamentos de físico-química. 1. ed. Rio de Janeiro: LTC, 1996-2001. 527 p.
CHAGAS, Aécio Pereira. Termodinâmica química: fundamentos, métodos e aplicações. São Paulo:
UNICAMP, 1999. 409 p.
MACEDO, Horacio. Físico-química I. Rio de Janeiro: Guanabara Dois, 1981. 627 p.
Tabela 1 – Diferença de altura para os líquidos em função da temperatura
Acetona
Etanol
Tetracloreto de carbono
Água
Temperatura Zmercúrio Temperatura Zmercúrio Temperatura Zmercúrio Temperatura Zmercúrio
[oC]
[oC]
[oC]
[oC]
[mm]
[mm]
[mm]
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