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1. OBJETIVOS
Determinar la entalpia de vaporización de un líquido puro, a partir de la
medida de su presión de vapor a diferentes temperaturas.
2. MARCO TEÓRICO
ENTALPIA DE VAPORIZACIÓN
La entalpía de vaporización o calor de vaporización es la cantidad
de energía necesaria para que un mol de un elemento que se encuentre en
equilibrio con su propio vapor a una presión de una atmósfera pase
completamente al estado gaseoso.
Una de las propiedades más importantes del líquido es su presión de vapor
saturado, que caracteriza la capacidad del líquido para evaporarse.
PRESIÓN DE VAPOR SATURADO
Si en un contenedor cerrado tiene lugar el proceso de la evaporación, llegará un
momento en que haya tantas moléculas regresando al estado líquido, como las
que escapan al estado de gas. En este punto, se dice que el vapor está
saturado, y la presión de ese vapor (normalmente expresado
en mmHg), se llama presión de vapor saturado.
La presión de vapor de un líquido puro es la presión a la cual
el líquido está en equilibrio con su vapor. Este equilibrio es
dinámico, es decir que el número de moléculas que se
evaporan será igual al número de moléculas que se
condensen.
La presión del vapor de un líquido puro en estado de equilibrio depende
únicamente de la temperatura.
PUNTO DE EBULLICIÓN
El punto de ebullición de un líquido varía
según la presión ambiental que lo rodea. Un
líquido en un vacío parcial tiene un punto de
ebullición más bajo que cuando ese líquido
está a la presión atmosférica. Un líquido a alta
presión tiene un punto de ebullición más alto
que cuando ese líquido está a la presión
atmosférica. Por ejemplo, el agua hierve a 100
°C (212 °F) a nivel del mar, pero a 93.4 °C
(200.1 °F) a 1,905 metros (6,250 pies) de altitud. Para una presión dada,
diferentes líquidos hervirán a diferentes temperaturas.
El punto de ebullición normal (también llamado punto de ebullición
atmosférico o punto de ebullición a presión atmosférica ) de un líquido es el
caso especial en el que la presión de vapor del líquido es igual a la presión
atmosférica definida a nivel del mar, 1 atmósfera. A esa temperatura, la presión
de vapor del líquido llega a ser suficiente para superar la presión atmosférica y
permitir que se formen burbujas de vapor dentro de la mayor parte del líquido. El
punto de ebullición estándar ha sido definido por IUPAC desde 1982 como la
temperatura a la cual ocurre la ebullición bajo una presión de 1 bar.
La variación de la presión de vapor (P) de un líquido puro con la temperatura (T)
viene dada por la ecuación de Clausius-Clapeyron.
Para medir la presión de vapor de un líquido se utilizan diferentes métodos:
a) Método dinámico (T varia y P permanece etc.)
b) Método estático (P varia y T permanece etc.)
c) Método de transpiración (medir un gas saturado con el líquido a T etc.)
FIGURA 1
4. HOJA DE DATOS
AGUA DESTILADA
5. CÁLCULOS Y DIAGRAMAS
1. Corregir las lecturas barométricas y calcular las presiones absolutas.
ALCOHOL
AGUA DESTILADA
- 79,83 T (°C) Pman - 80,71 - 81,3 - 81,85 - 82,66 - 83,09 - 83,66 - 84,36 - 84,91 - 85,65 - 86,04 - 86,71 - 87,6 - 61,35 T (°C) Pman - 62,11 - 62,81 - 63,2 - 64,41 - 64,85 - 65,48 - 65,56 - 65,94 - 66,01 - 66,85 - 67,32 - 67,57
- 352,83 T (K) Pabs
- 353,71
- 354,85
- 355,66
- 356,09
- 356,66
- 357,36
- 357,91
- 358,65
- 359,04
- 359,71
- 360,6 - 334,35 T (K) Pabs - 335,11 - 335,81 - 336,2 - 337,41 - 337,85 - 338,48 - 338,56 - 338,94 - 339,01 - 339,85 - 340,32 - 340,57
2. Graficar P vs. T
Para el Agua Destilada
Para el Alcohol
y = 16,108x - 5311 R² = 0,
0
100
200
300
400
500
600
3 5 2 3 5 3 3 5 4 3 5 5 3 5 6 3 5 7 3 5 8 3 5 9 3 6 0 3 6 1
P VS T
y = 19,208x - 6055 R² = 0,
0
100
200
300
400
500
600
3 3 4 3 3 5 3 3 6 3 3 7 3 3 8 3 3 9 3 4 0 3 4 1
P VS T
y = - 4734,1x + 19, R² = 0,
5,
5,
6
6,
6,
6,
6,
6,
0 , 0 0 2 7 7 0 , 0 0 2 7 8 0 , 0 0 2 7 9 0 , 0 0 2 8 0 , 0 0 2 8 1 0 , 0 0 2 8 2 0 , 0 0 2 8 3 0 , 0 0 2 8 4
ln P vs 1/T
y = - 5077x + 21, R² = 0,
5,
5,
5,
6
6,
6,
6,
6,
6,
0 , 0 0 2 9 3 0 , 0 0 2 9 4 0 , 0 0 2 9 5 0 , 0 0 2 9 6 0 , 0 0 2 9 7 0 , 0 0 2 9 8 0 , 0 0 2 9 9 0 , 0 0 3
ln P vs 1/T
- Graficar ln P vs 1 /T y ajustar la recta resultante por el método de los mínimos cuadrados. AGUA DESTILADA
Ajustando y obteniendo la ecuación en la forma 𝑦 = 𝑎𝑥 + 𝑏: Siendo 𝑦 = 𝑙𝑛 𝑃 y 𝑥 = (^) 𝑇^1
ln 𝑃 = −
ln 𝑃 = − 4734. 1 ∗
ALCOHOL
Ajustando y obteniendo la ecuación en la forma 𝑦 = 𝑎𝑥 + 𝑏:
1/T ln P 0,00283423 5, 0,00282717 5, 0,00282247 5, 0,00281809 6, 0,00281167 6, 0,00280828 6, 0,00280379 6, 0,0027983 6, 0,002794 6, 0,00278823 6, 0,0027852 6, 0,00278002 6, 0,00277316 6,
AGUA DESTILADA
1/T lnP 0,00299088 5, 0,00298409 5, 0,00297787 5, 0,00297442 6, 0,00296375 6, 0,00295989 6, 0,00295438 6, 0,00295369 6, 0,00295037 6, 0,00294977 6, 0,00294247 6, 0,00293841 6, 0,00293625 6,
ALCOHOL
Siendo 𝑦 = 𝑙𝑛 𝑃 y 𝑥 = (^1) 𝑇
ln 𝑃 = −
𝑅 ∗^
𝑇 +^ 𝐶
ln 𝑃 = − 5077 ∗
𝑇 +^21.^098
- Determinar el calor de vaporización a partir de la recta ajustada.
AGUA DESTILADA
−
𝑅 =^ −^4734.^1
∆𝐻 = 4734. 1 ∗ 62. 4 = 295407. 84 [𝑚𝑚𝐻𝑔]
∆𝐻 = 9406. 66 [𝑐𝑎𝑙⁄^ 𝑚𝑜𝑙 ]
ALCOHOL
𝑅 =^ −^5077
∆𝐻 = 5077 ∗ 62. 4 = 316804. 8 [𝑚𝑚𝐻𝑔]
∆𝐻 = 10088 [𝑐𝑎𝑙⁄^ 𝑚𝑜𝑙 ]
- Averiguar si el líquido sigue la regla de Trouton.
Para cumplir la regla de Trouton el ∆𝐻𝑣 debe ser próximo a 87 [ 𝐽^ ⁄𝐾^ − 𝑚𝑜𝑙]
Para el agua destilada:
𝑇𝑒𝑏^ =^
( 88 + 273 ) 𝑘 ∗^
1. 987 𝑐𝑎𝑙 ∆𝐻𝑣^ =^109.^03
Este valor encontrado nos dice que las fuerzas intermoleculares de este líquido agua destilada son fuertes. Para el alcohol:
𝑇𝑒𝑏^ =^
( 78 + 273 ) 𝑘 ∗^
1. 987 𝑐𝑎𝑙 ∆𝐻𝑣^ =^120.^26
Este valor encontrado nos dice que las fuerzas intermoleculares de este líquido alcohol son fuertes
