La ecuación de Clausius-Clapeyron es una relación llamada así por Rudolf Clausius y Benoit Emile Clapeyron. La ecuación describe la transición de fase entre dos fases de la materia que tienen la misma composición.
Por lo tanto, la ecuación de Clausius-Clapeyron se puede usar para estimar la presión de vapor en función de la temperatura o para encontrar el calor de la transición de fase de las presiones de vapor a dos temperaturas. Cuando se grafica, la relación entre la temperatura y la presión de un líquido es una curva en lugar de una línea recta. En el caso del agua, por ejemplo, la presión de vapor aumenta mucho más rápido que la temperatura. La ecuación de Clausius-Clapeyron da la pendiente de las tangentes a la curva.
Este problema de ejemplo demuestra el uso de la ecuación de Clausius-Clapeyron para predecir la presión de vapor de una solución .
Problema
La presión de vapor del 1-propanol es de 10,0 torr a 14,7 °C. Calcule la presión de vapor a 52,8 °C.
Dado:
Calor de vaporización de 1-propanol = 47,2 kJ/mol
Solución
La ecuación de Clausius-Clapeyron relaciona las presiones de vapor de una solución a diferentes temperaturas con el calor de vaporización . La ecuación de Clausius-Clapeyron se expresa mediante
ln[P T1,vap / PT2 ,vap ] = (ΔH vap /R)[1/T 2 – 1/T 1 ]
Donde:
ΔH vap es la entalpía de vaporización de la solución
R es la constante de los gases ideales = 0.008314 kJ/K·mol
T 1 y T 2 son las temperaturas absolutas de la solución en Kelvin
P T1,vap y P T2,vapes la presión de vapor de la solución a la temperatura T 1 y T 2
Paso 1: Convertir °C a K
T K = °C + 273,15
T 1 = 14,7 °C + 273,15
T 1 = 287,85 K
T 2 = 52,8 °C + 273,15
T 2 = 325,95 K
Paso 2: Encuentra PT2,vap
ln[10 torr/ PT2,vap ] = (47,2 kJ/mol/0,008314 kJ/K·mol)[1/325,95 K – 1/287,85 K]
ln[10 torr/ PT2,vap ] = 5677(-4,06 x 10 -4 )
ln[10 torr/P T2,vap ] = -2.305
tome el antilogaritmo de ambos lados 10 torr/P T2,vap = 0.997
P T2,vap /10 torr = 10.02
P T2,vap = 100.2 torr
Responder
La presión de vapor del 1-propanol a 52,8 °C es de 100,2 torr.
