UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO

FACULTAD DE QUÍMICA

LABORATORIO DE EQUILIBRIO Y CINÉTICA

EQUIPO: “LOS CINÉTICOS” GRUPO: 15

INTEGRANTES:

ROMERO COLIN FERNANDA MARIANA

SOSA DORANTES MITZI YOXANI

VELAZQUEZ RUEDA DAVID MAURICIO

FECHA: 20 DE FEBRERO DE 2013

PRÁCTICA NÚMERO 1

PRESIÓN DE VAPOR

Objetivo:

Comprender e interpretar el significado de las variables termodinámicas involucradas en la ecuación de

Clausius-Clapeyron, para aplicarlas en la determinación de la entalpía de vaporización de una sustancia

Hipótesis o relación causa-efecto:

Cuando hay un aumento de la temperatura y volumen, la presión de vapor también aumentará.

De esta manera se pone a prueba la ecuación de Clausius – Clapeyron, expresión importante para tratar los

sistemas líquido – vapor.

Metodología:

Definición del sistema termodinámico:En esta práctica nuestro sistema termodinámico constó del agua contenida en la probeta, el cual tenia variaciones de volumen respecto a la temperatura. Sus paredes son impermeables, pues no permiten el intercambio de materia; móviles debido a que sufrían variaciones en el volumen y diatérmicas porque permitían el paso de calor.

Procedimiento:

* Se llena la probeta de 50 mL con agua destilada y se introduce invertida en el “baño de agua” (vaso de

precipitados de 1 L). Se levanta cuidadosamente para permitir la entrada de un poco de aire

(aproximadamente 20 mL).

2. Se agrega al baño suficiente agua para asegurar que la probeta quede completamente sumergida.

3. Se calienta el sistema con una resistencia hasta llegar a una temperatura de aproximadamente 75ºC. Se

observa lo que sucede dentro de la probeta.

4. Se espera a que el sistema se enfríe. Se observa lo que sucede y se registra la temperatura y el volumen

de gas dentro de la probeta. Se continúa con las mediciones hasta que la temperatura sea aproximadamente

20ºC.

6. Se agrega hielo al baño, poco a poco, hasta que la temperatura alcance los 0ºC y se registra el volumen de

gas dentro de la probeta.

Análisis de resultados:

Al realizar esta práctica analizamos que a presión constante le suministramos calor a un sistema liquido+

vapor de agua+ aire la temperatura crece mientras se elimina inicialmente el aire disuelto en el liquido en

forma de burbujas. Ósea el vapor de agua cada vez es mayor, además de aumentar el volumen de gas.

Posteriormente al quitar la resistencia y empezar a descender la temperatura el vapor de agua disminuye y

por lo tanto el volumen de gas confinado dentro de la probeta también disminuye.

A una temperatura de 0°C se considera que el único gas contenido dentro de la probeta es el aire, esto fue de

mucha importancia para nuestros cálculos pues en este punto se considera que la fracción mol del aire en ese

punto es de 1.

A partir de la gráfica de Presión de Vapor del Agua en la que se graficó la presión (mmHg) contra la

temperatura se puede observar e inferir que la relación que existe entre la presión de vapor del agua con

respecto a la temperatura es exponencial, conforme aumenta la temperatura la presión de vapor aumenta

rápidamente, debido al aumento de energía cinética de las moléculas.

En esta práctica fue de gran utilidad la ecuación de Clausius-Clapeyron debido a que explica bien la transición

de fase entre dos estados de la materia, como el líquido y el gas.

Dentro de los errores que se pudieron cometer está:

- Las mediciones no se efectuaron en un estado de equilibrio.

-El instrumento fue poco preciso.

-Pudo haber un error porque la probeta se movía y no era posible mantenerla estable.

-Falta de precisión en las mediciones.

Al graficar el In P vap en función del inverso de la temperatura nos ayuda a encontrar cualquier

presión de vapor que necesitemos con base al inverso de una temperatura dada, después de usar la

exponencial, lo cual posteriormente nos ayuda a conocer el valor de la ∆H vaporización.

0 15.6 16EVENTO T/(ºC) Vexperimental/(mL) T(K) Vaire calculado/(mL) Vvapor calculado (mL) Y (aire) Y (vapor) Pparcial aire/(mm Hg) Pvapor agua/(mm Hg) T^-1 / (K^-1) ln Pvap fracción mol % (aire)

1 25 10 298.15 8.732225046 1.267774954 0.00027145 3.94101E-05 504.3733187 73.22668134 0.00335402 4.29355985 87.322250462 33.3 11 306.45 8.975315664 2.024684336 0.00027145 6.12347E-05 471.2856662 106.3143338 0.00326318 4.66640012 81.593778773 53.1 11 326.25 9.555218586 1.444781414 0.00027145 4.10442E-05 501.7358414 107.0221472 0.00306513 4.6730358 86.86562354 60 12 333.15 9.757305967 2.242694033 0.00027145 6.23921E-05 469.6516606 107.9483395 0.00300165 4.68165277 81.310883065 65.1 13 338.25 9.906674901 3.093325099 0.00027145 8.47593E-05 440.1611864 137.4388136 0.00295639 4.92317883 76.205191556 67.4 14 340.55 9.974037362 4.025962638 0.00027145 0.000109569 411.5002843 166.0997157 0.00293643 5.1125883 71.243124017 70.6 15 343.75 10.06775905 4.932240954 0.00027145 0.000132985 387.6758417 189.9241583 0.00290909 5.24662483 67.118393648 72.8 16 345.95 10.1321927 5.867807296 0.00027145 0.000157204 365.7721566 211.8278434 0.00289059 5.35577389 63.32620449 74.2 17 347.35 10.17319594 6.826804059 0.00027145 0.000182159 345.6492927 231.9507073 0.00287894 5.44652488 59.84232906

10 71.8 17 344.95 10.10290468 6.897095322 0.00027145 0.000185315 343.2610436 234.3389564 0.00289897 5.4567686 59.4288510411 70.4 16 343.55 10.06190144 5.938098559 0.00027145 0.000160198 363.234642 214.365358 0.00291078 5.36768184 62.88688412 60 15 333.15 9.757305967 5.242694033 0.00027145 0.000145853 375.7213284 201.8786716 0.00300165 5.30766688 65.0487064513 65.6 14 338.75 9.921318914 4.078681086 0.00027145 0.000111594 409.3252718 168.2747282 0.00295203 5.12559793 70.8665636714 62.9 13 336.05 9.842241243 3.157758757 0.00027145 8.70913E-05 437.2983494 140.3016506 0.00297575 4.94379475 75.7095480315 58.5 12 331.65 9.713373928 2.286626072 0.00027145 6.39021E-05 467.5370651 110.062935 0.00301523 4.70105234 80.9447827316 53.2 11 326.35 9.558147388 1.441852612 0.00027145 4.09484E-05 501.8896301 75.71036987 0.00306419 4.32691514 86.8922489817 43.9 10 317.05 9.285768743 0.714231257 0.00027145 2.08791E-05 536.3460026 41.25399738 0.00315408 3.71974801 92.8576874318 28.1 9 301.25 8.823017928 0.176982072 0.00027145 5.44505E-06 566.2416839 11.35831611 0.0033195 2.42995017 98.0335325319 0 8 273.15 8.000024388 0 0.00027145 0 577.6 0 0.00366099 #¡NUM! 100

Pparcial aire/(mm Hg) Pvapor agua/(mm Hg) T^-1 / (K^-1) ln Pvap fracción mol % (aire) fracción mol % (vapor)504.3733187 73.22668134 0.00335402 4.29355985 87.32225046 12.67774954471.2856662 106.3143338 0.00326318 4.66640012 81.59377877 18.40622123501.7358414 107.0221472 0.00306513 4.6730358 86.8656235 18.5287651469.6516606 107.9483395 0.00300165 4.68165277 81.31088306 18.68911694440.1611864 137.4388136 0.00295639 4.92317883 76.20519155 23.79480845411.5002843 166.0997157 0.00293643 5.1125883 71.24312401 28.75687599387.6758417 189.9241583 0.00290909 5.24662483 67.11839364 32.88160636365.7721566 211.8278434 0.00289059 5.35577389 63.3262044 36.6737956345.6492927 231.9507073 0.00287894 5.44652488 59.84232906 40.15767094343.2610436 234.3389564 0.00289897 5.4567686 59.42885104 40.57114896

363.234642 214.365358 0.00291078 5.36768184 62.886884 37.113116375.7213284 201.8786716 0.00300165 5.30766688 65.04870645 34.95129355409.3252718 168.2747282 0.00295203 5.12559793 70.86656367 29.13343633437.2983494 140.3016506 0.00297575 4.94379475 75.70954803 24.29045197467.5370651 110.062935 0.00301523 4.70105234 80.94478273 19.05521727501.8896301 75.71036987 0.00306419 4.32691514 86.89224898 13.10775102536.3460026 41.25399738 0.00315408 3.71974801 92.85768743 7.142312566566.2416839 11.35831611 0.0033195 2.42995017 98.03353253 1.966467471

577.6 0 0.00366099 #¡NUM! 100 0

Gráficas:

250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 35002468

1012141618

Calentamiento y enfriamiento isobá-rico

enfriamientocalentamiento

Temperatura (K)

Volu

men

exp

erim

enta

l (m

L)

0.0029 0.00390

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

5.5

6

f(x) = − 5788.21988514258 x + 22.24750843437R² = 0.811773090819173

ln Pvap

ln PvapLinear (ln Pvap)

250 270 290 310 330 350 3700

50

100

150

200

250

Pvapor agua/(mm Hg)

Pvapor agua/(mm Hg)

250 270 290 310 330 350 3700

100

200

300

400

500

600

700

Presión parcial

Pparcial aire/(mm Hg)Pvapor agua/(mm Hg)

Temperatura

Pres

ión

parc

ial

Calculo de la entalpía de vaporización del agua

In Pvap = (-∆Hvap/R) (1/T) + C∆H vap= -(ln Pvap – C) (RT)∆H vap = - (ln 73.23 – 22.248) (8.314 x

298.15)∆H vap = 44.51 kJ/mol

Conclusiones:

En esta práctica concluimos que el equilibrio entre un líquido y su vapor es un equilibrio dinámico que puede

existir entre estados de la materia, siempre y cuando no se presenten cambios con respecto al tiempo de la

temperatura y presión total de la sustancia.

El valor de la presión de vapor está determinado por un equilibrio entre la energía y la tendencia al desorden,

el cambio de energía se observa notablemente al calentar el agua, y la entropía se observa cuando hay un

cambio de estado; en este caso de líquido a vapor.

Bibliografía:

Wäser J. Termodinámica Quimica Fundamental:

http://books.google.com.mx/books?id=3DuAzzYUpbYC&pg=PA96&lpg=PA96&dq=ecuacion+de+clausius+clapeyron&source=bl&ots=cdBT-e3Q88&sig=NPv3k5fePdxfpNT84wyBaTeqLDM&hl=es&sa=X&ei=gucjUabwDab62gWmjYD4AQ&sqi=2&ved=0CFgQ6AEwBg#v=onepage&q=ecuacion%20de%20clausius%20clapeyron&f=false

http://books.google.com.mx/books?id=4vL3SjWjEcQC&pg=PA526&lpg=PA526&dq=concepto+equilibrio+liquido+vapor&source=bl&ots=Psog9CXnZu&sig=yaVdWVWNP9h9WrKL1-GJRLOVYrc&hl=es&sa=X&ei=m_gjUcW6C8qU2wWLxIHACw&ved=0CCoQ6AEwADgK#v=onepage&q=concepto%20equilibrio%20liquido%20vapor&f=false

http://www.uv.es/~labtermo/guiones/termodinamica/cas/13-10.pdf