Pré - Relatório Determinação de pressão de Vapor de líquidos

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Universidade Estadual de Maringá - UEM	
 Centro de Ciências Exatas - CCE
 Departamento de Química - DQI
 Pré-Relatório 
 DETERMINAÇÃO DE PRESSÃO DE VAPOR E ENTALPIA DE VAPORIZAÇÃO
Acadêmicos:   
Andressa M. Takahashi                                              RA: 80106 
Bruna C. Bernardi RA: 99154
Geovana Alda                                                          RA: 95204
Docente: Prof. Dr. Wilker Caetano 
Curso: Química - Bacharelado
Disciplina: Físico-Química  Experimental I - Turma 03
   Maringá – 2021
1) DETERMINAÇÃO DE PRESSÃO DE VAPOR E ENTALPIA DE VAPORIZAÇÃO
- Pressão de vapor (P v ).
- Dependência de P v com a temperatura.
- Equação de Clausius - Clapeyron.
- Entalpia e entropia de vaporização.
2) INTRODUÇÃO 
2.1) Pressão de vapor (P v ).
Pressão de vapor é aquela em que as fases gasosa e líquida coexistem em equilíbrio e evaporação é o processo pelo qual as partículas deixam a superfície de um líquido, passando para o estado gasoso.
Se uma certa quantidade de um líquido puro for colocada num recipiente evacuado, cujo volume 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; ela aumenta rapidamente com a temperatura. A temperatura na qual a pressão de vapor é igual a 1 atm é o ponto 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 1 atm, a uma temperatura abaixo do ponto de fusão do sólido, o sólido sublima. Esta temperatura é chamada ponto normal de sublimação. O ponto de ebulição e o ponto de sublimação dependem da pressão imposta à substância. 
A figura representa um diagrama de fases, com as zonas de sólido, líquido, gás (g), para a hipotética substância 
A. As três linhas visíveis no diagrama são linhas de equilíbrio bifásico: cristal-líquido (fusão); líquido-gás (vaporização); cristal-gás (sublimação). Seja um sistema fechado onde existe apenas a substância A na fase cristalina em equilíbrio com o seu vapor à temperatura.
2.2) Dependência de P v com a temperatura.
Em 1761, Joseph Black (1728-1799) observou que o calor fornecido durante a fusão do gelo, ou da vaporização da água, não provocava o aumento da temperatura destes sistemas em equilíbrio (respetivamente, gelo-água líquida ou água líquida – vapor de água). Black argumentou que durante estes processos, o calor (que na altura era interpretado como um fluido, o calórico), se combinava com as partículas de água permanecendo num estado latente durante a transição de fase, contrariamente ao calor sensível que, ao ser fornecido a um corpo, provocava aumento da sua temperatura. A teoria do calor latente de Black é geralmente considerada um marco precursor da Termodinâmica. O equivalente atual à designação calor latente, que ainda é utilizada em algumas áreas da ciência fora da Termodinâmica, é a função entalpia (de fusão, sublimação ou vaporização) da qual depende, como mais tarde se descobriria, a taxa de variação da pressão de vapor com a temperatura. John Dalton (1766-1844) é especialmente conhecido pelas leis das proporções múltiplas e das pressões parciais e também pela sua primordial contribuição para o desenvolvimento da Teoria atômica. Mas não está tão divulgado o seu interesse pela meteorologia que o motivou a medir pressões de vapor da água (quer misturada no ar, quer quando pura). Das suas experiências, Dalton concluiu que a humidificação do ar provocada pela evaporação de água só dependia da temperatura, sendo independente da presença de outros gases, ou seja, da pressão total. Além desta importante conclusão, devem-se a Dalton as primeiras medições “satisfatórias” de pressões de vapor, não só da água mas também de outros líquidos (éter, amoníaco, mercúrio, etc.), apesar da instrumentação artesanal que utilizava. Em 1805, Dalton publicou aquela que pode ser considerada a primeira equação de pressão de vapor (Eq. 4), que previa um aumento exponencial da pressão de vapor com a temperatura.
Apesar de rudimentar, a equação (4) serviu de ponto de partida para o desenvolvimento de novas equações que iam sendo aperfeiçoadas à medida que mais determinações experimentais eram conhecidas. Entre elas, destacam-se equações propostas por Jean-Baptiste Biot (1774-1862)[8], [9] e por Henri Regnault (1810-1878). Em 1834 surgiu a equação de Clausius - Clapeyron.
2.3) Equação de Clausius - Clapeyron.
O diagrama de fases significa que sob determinadas condições de pressão e temperatura, sólidos e líquidos podem existir em equilíbrio. Também significa que em muitas condições líquido e gás podem existir em equilíbrio. O diagrama de fases mostra como a pressão varia com a variação de temperatura (dP/dT), essas quantidades podem ser calculadas utilizando as equações de Clayperon ou de Clausius – Clayperon, apresentada abaixo.
integrando essa equação entre dois conjuntos (p­1, T1) e (p2, T2) e considerarmos ∆H constante no intervalo de temperatura temos que:
A equação de Clausius – Clayperon é muito útil se considerarmos os equilíbrios de fase gasosa. Utilizada para determinar as pressões de equilíbrio a diferentes temperaturas, qual temperatura necessária para gerar uma determinada pressão. Ou os dados de pressão e temperatura podem ser usados para determinar a variação na entalpia de transição da fase.
2.4) Entalpia e entropia de vaporização.
A entalpia de vaporização corresponde ao calor de vaporização à pressão constante e tem valor sempre positivo, visto que uma mudança de fase do estado líquido para vapor requer fornecimento de energia (o processo é endotérmico). O valor de ΔvapH permite avaliar a intensidade das interações atrativas existentes no líquido. Tal mudança implica em aumento significativo da distância média molecular e do grau de desordem, com consequente aumento da entropia do sistema. A diferença entre a entropia da fase de vapor e a entropia da fase líquida caracteriza a entropia de vaporização (ΔvapS). A relação entre temperatura e a pressão de vapor de equilíbrio de um líquido puro pode ser expressa pela seguinte equação matemática, mostrada abaixo:
+ C
3) OBJETIVO 
Determinar a pressão de vapor de um líquido a diversas temperaturas e calcular seu
calor de vaporização.
4) PROCEDIMENTOS 
- Monte o sistema mostrado na figura. O termômetro deve ficar submerso na água de termostatização, porém seu bulbo não deve ficar encostado em nada durante o processo de leitura.
- Coloque uma quantidade de líquido (etanol, acetona, clorofórmio, tetracloreto de carbono,etc.) no isoteniscópio de tal forma a preencher o lado fechado e, no lado aberto, o nível de líquido deve ficar a aproximadamente 4 cm abaixo do nível do outro lado. Elimine bolhas no lado fechado inclinando o isoteniscópio. Reconecte as mangueiras de silicone.
- Antes de ligar a bomba de vácuo, certifique-se que a mesma esteja com a agulha da válvula de escape aberta (parte do vácuo em aberto). Dessa forma, ao ligar a bomba, o sistema não será submetido à vácuo imediatamente. Prepare o Dewar (trap). Observe, atentamente, se todas as condições estão adequadas. Observando o manômetro de mercúrio e o nível de líquido no isoteniscópio, fechar gradativamente a válvula de escape diminuindo suavemente a pressão.
Interrompa o fechamento quando o manômetro registra uma diferença de 5 cm entre as alturas do mercúrio, no manômetro. A seguir incline o isoteniscópio e dê pequenos golpes com os dedos de modo a formar uma pequena bolha no lado fechado deste.
- Um grave problema nas medidas de pressãode vapor é que a pressão medida é dada pela pressão de vapor do líquido mais o do ar presente no sistema. Entretanto, quando os níveis dos dois lados do isoteniscópio são iguais as pressões também são. Neste caso é só fazer com que a bolha do lado fechado do aparelho seja somente de vapor do líquido, ou seja, devemos eliminar o ar deste; nesse momento, e com os níveis igualados, basta ler a pressão do outro lado (o aberto) não importando se existe ou não ar. Para se conseguir isto, com pequenos golpes deve-se quebrar a bolha inicial de ar/vapor de líquido, de maneira sistemática, de tal forma a que, após sucessivas quebras, a bolha remanescente seja apenas de vapor do líquido. Seja paciente.
- Uma vez eliminado o ar do lado fechado e mantida uma pequena bolha de vapor, feche vagarosamente a válvula de escape, porém não permita que a coluna de mercúrio se quebre e nem que a coluna menor diminua de 3 cm. Os níveis dos dois lados do isoteniscópio devem ser igualados, através da regulagem de pressão ou de variação de temperatura do sistema. Aguarde a estabilização térmica e mecânica do sistema para efetuar as leituras de temperatura e pressão (não
esqueça de converter para mm de Hg). Caso haja oscilação no nível do mercúrio, isole o sistema da bomba de vácuo e depois efetue a medida de pressão.
- A seguir aumente a temperatura do sistema de uns 3 o C e diminua o vácuo (abrindo a válvula de escape - ocorre aumento da pressão interna); novamente iguale os níveis do isoteniscópio.
Faça a leitura de temperatura e pressão após a estabilização do sistema. Repita este procedimento até atingir a máxima pressão. Note que, se somente aumentarmos a temperatura, a bolha irá crescer.
5) MATÉRIAS 
6) PROPRIEDADES 
6.1)Etanol 
O etanol, também chamado álcool etílico e, na linguagem corrente, simplesmente álcool, é uma substância orgânica obtida da fermentação de açúcares, hidratação do etileno ou redução de acetaldeído, encontrado em bebidas como cerveja, vinho e aguardente, bem como na indústria de perfumaria. 
Fórmula: C2H5OH
Densidade: 789 kg/m³
Ponto de ebulição: 78,37 °C
Massa molar: 46,07 g/mol
IUPAC: ethanol
Ponto de fusão: -114,1 °C
Classificação: Álcool
é extremamente tóxico e pode causar irritação na pele, mesmo em pequenas concentrações
6.2)Acetona
Propanona, mais conhecido como acetona, é um composto orgânico de fórmula química CH₃CH₃. É um líquido incolor e de odor característico. Evapora facilmente, é inflamável e solúvel em água.
Fórmula: C3H6O
Ponto de ebulição: 56 °C
Densidade: 784 kg/m³
Massa molar: 58,08 g/mol
Ponto de fusão: -95 °C
Classificação: Cetona
Em altas concentrações os vapores inalados tem efeito narcótico e anestésico, e podem provocar dor-de-cabeça, vertigens, náuseas, sonolência, mal estar e perda de consciência. Em concentrações muito altas podem provocar até o coma.
6.3)Clorofórmio
Clorofórmio ou triclorometano, é composto químico de fórmula CHCl₃, no estado líquido em temperatura ambiente, incolor e volátil. Ele é um anestésico externo, sendo muito tóxico se ingerido ou seus vapores aspirados. Pertence ao grupo dos trialometanos. 
Fórmula: CHCl₃
Densidade: 1,49 g/cm³
IUPAC: Trichloromethane
Ponto de ebulição: 61,2 °C
Massa molar: 119,38 g/mol
Classificação: Composto orgânico
Produz dependência e suas principais vias de contato compreendem a ingestão, a inalação e o contato dérmico. Se ingerido pode causar queimadura na boca e garganta, dor no peito e vômito, em grande quantidade pode ser letal.
6.4)tetracloreto de carbono
Tetracloreto de carbono, também conhecido por outras designações, é um composto orgânico com a fórmula química CCl₄. É um reagente usado na química sintética e foi muito usado como agente extintor e como agente refrigerante. 
Fórmula: CCl4
Massa molar: 153,82 g/mol
Ponto de ebulição: 76,72 °C
IUPAC: Tetrachloromethane
Densidade: 1,59 g/cm³
Solúvel em: Benzeno, Clorofórmio, Álcool, Dissulfeto de carbono, Ácido metanoico
Tóxico por inalação, em contacto com a pele e por ingestão. Possibilidade de efeitos cancerígenos. Tóxico: risco de efeitos graves para a saúde em caso de exposição prolongada por inalação
6.5) Mercúrio
Mercúrio é um metal líquido à temperatura ambiente, conhecido desde os tempos da Grécia Antiga. Também é conhecido como hidrargírio, hidrargiro, azougue e prata-viva, entre outras denominações. Seu nome homenageia o deus romano Mercúrio, que era o mensageiro dos deuses. Essa homenagem é devida à fluidez do metal. 
Símbolo: Hg
Massa atômica: 200,59 u
Número atômico: 80
Ponto de fusão: -38,83 °C
Ponto de ebulição: 356,7 °C
Série química: Metal, Metal de transição, Metal pesado tóxico, Elemento do 6º Período, Elementos do Grupo 12
Consequências da contaminação: a inalação de altas concentrações de vapor de mercúrio metálico pode causar dano aos pulmões, e a inalação crônica proporciona distúrbios neurológicos, problemas de memória, erupções cutâneas e insuficiência renal.
7) BIBLIOGRAFIA 
[1] Ball, David W.; Físico-Química, vol 1.
[2]Atkins, P.; Paula, J.; Físico-Química, 8ª ed., vol. 1.
[3]soq.com.br/conteudos/em/propriedadescoligativas
[4]CASTELLAN,G ;Fundamentos de Físico Química.pdf
[5]wikiciencias.casadasciencias.org/wiki/index.php/Press%C3%A3o_de_vapor