OBJETIVO
El objetivo de este experimento es medir la presión de vapor de un líquido puro en un rango de presiones de aproximadamente 3000 a 899 mm Hg. Se calculará también el calor de vaporización a partir de los datos de presión de vapor.
INTRODUCCIÓN
La presión de vapor es aquella presión que un vapor ejerce sobre su líquido, un gas en equilibrio se conoce como vapor. 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 esto es, el número de moléculas evaporadas es igual al número de moléculas de vapor que se condensan. Cuando se introduce un líquido puro en un recipiente evacuado, el líquido se vaporiza hasta establecer una presión de vapor arriba del líquido. Esta presión depende del líquido que se trate y es, al equilibrio, constante para cada temperatura.
La presión de vapor aumenta cuando aumenta la temperatura hasta llegar a la temperatura crítica. Arriba de esta temperatura no existe el estado líquido y por lo tanto el concepto de presión de vapor no es válido; lo anterior puede explicarse por medio de la teoría cinética ya que al incrementar la temperatura, mayor porción de moléculas adquieren suficiente energía para escapar del esta líquido y mayor es la presión de vapor. Arriba de la temperatura crítica la tendencia de las moléculas escapar es tan grande que ninguna presión es suficiente para mantenerlas en el estado líquido y la masa se conserva como vapor.
Por lo consiguiente si conocemos la presión externa y medimos la temperatura a la que líquido hierve, conocemos el valor de la presión de vapor del líquido a la temperara citada. La magnitud de esta presión puede medirse con un manómetro.
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
Materiales: termómetro (150°C), tapón monohorado (n°2), bomba de vacío, mangueras de hule, refrigerante recto, matraz de tres bocas de 100 Ml, placa de calentamiento, manómetro diferencial y regla.
Se recomienda desgasificar, mediante ebullición del líquido problema, antes de efectuar el experimento. Se colocan los tapones y se comprueba que no haya fugas en el sistema. Se introduce vacío dentro del matraz. Se calienta el líquido lentamente, de tal manera que el refrigerante condensador alcance a condensar todos los vapores generales y evita tasi condensación sobre el mercurio del manómetro. Al llegar al punto de ebullición del líquido se lee la temperatura y la diferencia de alturas del mercurio en el manómetro. Se repite el procedimiento anterior a diferentes presiones, mediante la admisión de aire al sistema. Obteniéndose diferentes presiones de vapor a las temperaturas correspondientes.
OBSERVACIONES Y RESULTADOS
PATM = 745 mmHg
PVACIO = Es la leída en el manómetro.
PABSOLUTA = PATMOSFERICA - PVACIO
Temperatura (K) Presión (mmHg) 1/T In P
372.65 745 2.68X10-3 6.613
370.15 698 2.70X10-3 6.548
368.95 653 2.71X10-3 6.481
DISCUSIONES
No fue posible manipular la presión externa, más adecuadamente por lo que sólo se realizaron tres mediciones con vacío (-) y no se aumento la presión (+) lo que significaría más puntos en la grafica, aunque no influyó notalmente, porque el calor de vaporización salió secano al de bibliografía.
CONCLUSIONES
El agua hirvió cuando la presión externa y la presión de vapor alcanzaron el equilibrio. Si la diferencia entre presión de vapor y la presión externa es pequeña el equilibrio entre ambas se logra más rápido y el agua hierve a menor temperatura, ya que se requiere menor temperatura para que aumente la presión de vapor y sea comparable con la presión externa. La dependencia entre la presión de vapor y la temperatura es directamente proporcional, por lo que al aumentar la temperatura y así su energía cinética, la presión de vapor también aumenta, por lo tanto si una aumenta la otra también, y si una disminuye la otra también. El calor de vaporización del agua obtenido experimentalmente fue 9640.6 cal/ mol•k y el bibliográfico es de 9710 cal/ mol-1. Se consideró un resultado aceptable.
BIBLIOGRAFÍA
Fisicoquímica fundamental / Samuel H. Maron, Jerome B. Lando.-- México: Editorial Limusa, c1990