Equilíbrio Líquido-Vapor de Soluções Ideais

Seção 2 Equilíbrio líquidovapor de soluções ideais Prof Henry Rodriguez Pressão de vapor é a pressão exercida pelo vapor quando uma parte do líquido se evapora em uma determinada temperatura Imagine três frascos abertos a temperatura ambiente um contendo acetona outro contendo água e outro óleo Depois de um dia será que o volume dos líquidos permanecerá igual Concluise que não pois a acetona evapora bem mais rápido que a água isto é ela é a mais volátil enquanto o óleo é o líquido menos volátil dos três Isso mostra que a quantidade de moléculas de cada líquido que passa para o estado de vapor é diferente Se o recipiente estiver fechado parecerá que com o passar do tempo não houve evaporação do líquido porque o volume permanecerá constante Na realidade o que acontece é que as moléculas que passam para o estado de vapor são aquelas que estão na superfície do líquido e ao mesmo tempo as moléculas na fase de vapor fazem o processo inverso ou seja voltam para o estado líquido atingindose um equilíbrio dinâmico Velocidade de evaporação velocidade de condensação Vapor saturado Líquido saturado Pressão de vapor saturadoPvo no text PV atm Cálculo da pressão de vapor de um componente puro Se utiliza a equação de Antoine ln PV o A B T C A B e C são as constantes da equação de Antoine T temperatura em K PV o pressão de vapor saturado NESTE CASO ESTÁ EM mmHg Dependendo da tabela a pressão de vapor também pode ser obtido em outras unidades de pressão assim os valores de A B e C são ajustados para essas outras unidades de pressão Lei de Raoult Indica que a pressão de uma solução depende da pressão de vapor do solvente puro e da sua fração molar na solução Pressão de vaporPvo Solvente puro A XA 1 YA 1 Solução solvente A soluto B Soluto não volátil sólido ou líquido Pressão da solução PA PA PVA o XA PvA o Pressão de vapor do solvente A puro XA Fração molar de A PA Pressão de A pressão da solução XA A XB B A P Exemplo Preparouse uma solução dissolvendo 396 g de sacarosa C12H22O11 em 624 g de água Qual é a pressão de vapor da solução a 30ºC Considerar a pressão de vapor da água igual a 318 mmHg A sacarosa em um soluto não volátil Msacarosa 342 gmol Mágua18 gmol msoluto 396 g sacarosa msolvente 624 g água nsoluto 116 mol sacarosa nsolvente 3467 mol água ntotal 3583 mol total Xsolvente nsolvente ntotal 3467 3583 097 PA PVA o XA 318 097 3085 mmHg PVsolvente o 318 mmHg PA 3085 mmHg Quando temse um soluto volátil então se terá uma pressão de vapor parcial de cada componente sobre a superfície da solução o qual depende da pressão de vapor dos componentes individuais e da fração molar dos mesmos componentes Solução A B Pressão parcial de APA Pressão parcial de BPB PA PVA o XA YA PvA o Pressão de vapor do componente A puro PA Pressão parcial de A PvB o Pressão de vapor do componente B puro PB Pressão parcial de B XA Fração molar de A XB Fração molar de B PB PVB o XB Ptotal PVA o XA PVB o XB XB B XA A YB Ptotal PA PB Exemplo Considere uma mistura binária de nhexano A e nheptano B que está em equilíbrio na temperatura de 60ºC Análises da composição na fase líquida revelam que x1x205 a Calcular a pressão que seria lida no manômetro sem que haja necessidade de medidas experimentais b Quanto seria a composição da fase vapor Constantes da equação de Antoine para obter a pressão de vapor em mmHg PVA o PVB o PB PA 0 XA 1 1 XB 0 PTOTAL PA PB PA PVA o XA PB PVB o XB Ptotal PA PB Diagrama de pressão para uma solução binaria Exercício 2 Considerar uma mistura líquida saturada composto por uma fração molar de benzeno igual a 01 e 09 de tolueno elas estão em equilíbrio a uma temperatura de 108ºC a Quanto seria a pressão total do sistema b Quanto seria a fração molar de benzeno e tolueno na fase gasosa Considerar as seguintes constantes da equação de Antoine para obter a pressão de vapor em mmHg