¡Descarga Determinación de la Presión de Vapor y Entalpía de Vaporización del Isopropanol y más Exámenes en PDF de Fisicoquímica solo en Docsity!
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PEREIRA
Escuela de Química Laboratorio de fisicoquímica I. PRESIÓN DE VAPOR RESULTADOS Tabla 1. Presión manométrica (inHg) Presión manométrica (mmHg) Presión absoluta (mmHg) Temperatura de ebullición ( °C) 21 111.6 533.4 40 18 187.8 457.2 47 15 264 381 55 12 340.2 304.8 60 8 441.8 203.2 66 5 518 127 70 1.5 606.9 38.1 73 Tabla 2. Datos experimentales Teb (ºC) Teb (K) LogP 1/T 40 313.15 2.0477 0. 47 320.15 2.2737 0. 55 328.15 2.4216 0. 60 333.15 2.5317 0. 66 339.15 2.6452 0. 70 343.15 2.7143 0. 73 346.15 2.7831 0.
310 315 320 325 330 335 340 345 350 0 100 200 300 400 500 600 700 f(x) = 14.54 x − 4472. R² = 0. Temperatura (K) Presión (mmHg) Gráfica 1. Variación de la temperatura en función de la presión 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
1
2
3 f(x) = − 2324.78 x + 9. R² = 0. 1/T LogP Gráfica 2. Log presión en función de 1/T Entalpía de vaporización y entropía de vaporización
m =(
− ∆ Hvapor
2.303 R )
∆ Hvap =−(−2324.8 K x ( 2.303 ) 1.
cal
molK )
cal mol x
4.1868 J
1 cal x
KJ
1000 J
KJ
mol
ANÁLISIS DE RESULTADOS
Se entiende como presión de vapor o presión de saturación, la presión a la cual a cada temperatura las fases líquido y vapor se encuentran en equilibrio dinámico. La presión de vapor de un líquido depende de la tendencia de sus moléculas a pasar a la fase vapor y esta depende a su vez de la intensidad de las fuerzas intermoleculares en la fase liquida. Si las fuerzas intermoleculares son débiles, las moléculas escapan fácilmente de la fase liquida y la presión de vapor es elevada, la presión de vapor de un líquido proporciona una medida de la magnitud de sus fuerzas intermoleculares. A medida que más y más moléculas pasan al estado de vapor, la presión dentro del espacio cerrado sobre el líquido aumenta, este aumento no es indefinido, y hay un valor de presión para el cual por cada molécula que logra escapar del líquido necesariamente regresa una de las gaseosas a él, por lo que se establece un equilibrio y la presión no sigue subiendo, esta presión se conoce como presión de vapor saturado. En este punto la presión de vapor es igual a la presión a la cual está sometido; definiendo de esta manera la temperatura a la cual se da el equilibrio liquido vapor a la presión descrita anteriormente como la temperatura de ebullición del líquido. La entalpia de vaporización la cual se define como la energía necesaria para vencer las fuerzas de cohesión molecular y pasar a un estado de mayor libertad, es decir, el paso de las moléculas de esto líquido a gaseoso, está asociada con el punto de ebullición y la presión a la cual se encuentre sometido el líquido parámetros relacionados en la ecuación de Claussius Clapeyron : Iog p 2 p 1
− ∆ Hvapor
2.303 R (^
T 2
T 1 )^
La aplicación de dicha ecuación permite realizar una aproximación bastaste precisa del valor real experimental de la entalpia de vaporización de un líquido, puesto que la entalpia puede tomarse como constante en cambios infinitesimales de la temperatura, se procedió a graficar el logaritmo en base diez de la presión contra el inverso de la temperatura y por medio de la ecuación de la recta calcular el valor experimental de la entalpia de vaporización del isopropanol, el cual comparado con el valor real estándar reportado en las tablas termodinámicas arroja una diferencia de 1.88 %, cabe resaltar que para esta medición el porcentaje bajo de error indica simplemente la introducción de mínimos errores aleatorios por parte de los analistas. Si se compara el valor obtenido con el derivado al aplicar la ley de Trouton la cual supone que para cualquier líquido no asociado la variación en la entropía debido a un proceso de evaporación es aproximadamente igual a 90
J
molK , utilizando además la definición de entropía según la segunda ley de la termodinámica es posible calcular la entalpia de evaporación de cualquier liquido no asociado como el producto del punto de ebullición
estándar de dicho líquido y el cambio estándar en la entropía según Trouton ( 90
J
molK ), tal y como se muestra a continuación.
Δ H vap ≈ T b (
90 J
molK )^
Puesto que el Isopropanol es un líquido asociado este no cumple con la consideración referente a la ley de Trouton tal y como se observa en el valor obtenido de la entropía experimental del Isopropanol, este valor mayor al consignado en la ley de Trouton hace referencia que para líquidos asociados como el Isopropanol el aumento en la medida del desorden en un proceso de evaporación es mayor que para un líquido no asociado ( 0_._ 12368
KJ
molK
0,090 K J
molK ¿ (^) tal y como se evidencia de manera experimental; de igual manera se puede evidenciar el incumplimiento de la aproximación planteada en la ley de Trouton comparando el error obtenido para el cálculo de la entropía utilizando la entalpia de evaporación aplicando la ecuación de Claussius Clapeyron y el error obtenido utilizando la aproximación de entropía de evaporación dado por Trouton; un mayor porcentaje de error utilizado la ley de Trouton (27.23 %), indica que este modelo matemático no define el comportamiento del líquido estudiado asociado con el cambio en su estado de agregación, tal y como se esperaría para un líquido asociado, ya que la ley de Trouton modela el comportamiento de los liquido NO asociados en dichos cambios en su estado de agregación, es decir, que se comprobó de manera experimental las excepciones de la ley de Trouton para líquidos asociados como el Isopropanol. CONCLUSIONES
- Al calentar un líquido se incrementa la energía cinética media de sus moléculas, estas moléculas cuya energía cinética es mucho más elevada y que están cerca de la superficie del líquido, escaparán y darán lugar a la fase de vapor
- Se establece un equilibrio dinámico, cuando el número de moléculas que se escapan del líquido sea igual (en valor medio) al número de moléculas que se incorporan al mismo. Decimos entonces, que tenemos vapor saturado a la temperatura T y la presión parcial que ejercen las moléculas de vapor a esta temperatura se denomina presión de vapor. -La presión que se mide en el manómetro encima del líquido, se conoce como presión de vapor del líquido. La presión de vapor del líquido a una cierta temperatura es la presión del vapor en equilibrio con el líquido a esa temperatura.
- La dependencia con la temperatura del calor de evaporación, es muy pequeña, se realiza una representación gráfica de Log P en función a 1/T, este se debe aproximar a una línea recta de pendiente.
