Manual de Sobrevivência no Laboratório de Química Orgânica: Guia de Técnicas para o Aluno

Equação de Clausius-Clapeyron

FIGURA 34.1 Curva de pressão de vapor em função da temperatura para o álcool isobutílico.

 

 

Equação de Clausius-Clapeyron

Se você quiser saber como a pressão de vapor de uma substância vai variar com a temperatura, poderá utilizar a equação de Clausius-Clapeyron:

 

em que

p° é uma pressão de vapor conhecida

T° é a temperatura conhecida (em K, não em °C)

ΔH é o calor de vaporização do líquido

R é a constante universal dos gases (8,314 J/mol K)

T é a temperatura para a qual você deseja a pressão de vapor

p é a pressão de vapor que você calcula para a temperatura T que

deseja Os valores de p° e T° geralmente são obtidos no ponto de ebulição normal. Coloquei essa fórmula para dois usos:

1. A partir do ponto de ebulição normal do álcool isobutílico (T° =

108,1°C ou 381,2 K, p° = 760 torr) e outra medição de pressão de

vapor que encontrei, enquanto pesquisava para esta seção (T = 100°C

ou 373 K, p = 570 torr), obtive o calor de vaporização (ΔH). Esse é

o calor necessário para evaporar um mol de álcool isobutílico puro.

Utilizando os valores de T°, p°, T e p na equação de Clausius-

Clapeyron, vi que o ΔH para o álcool isobutílico é 10.039,70 cal/mol.

2. Agora, com o ΔH para álcool isobutílico, calculei a faixa de pressões

que você vê na Tabela 34.1 a partir de temperaturas de 82,3°C até

108,1°C. Eis por que a última pressão, em 108,1, é 760,04, e não

760,00. O valor de 760,04 foi calculado de volta utilizando o ΔH que

calculamos a partir dos pontos superiores de pressão-temperatura

que aparecem em primeiro lugar.

Fiz também uma lista de dados de pressão de vapor para o álcool

isopropílico na coluna 3 da Tabela 34.1. Mais uma vez, foram necessárias duas etapas para gerar os dados:

1. Dois pontos de pressão de vapor-temperatura conhecidos (T° =

82,3°C ou 355,4 K, p° = 760 torr; T = 100°C ou 373 K, p = 1440 torr)

foram empregados no cálculo de ΔH: 9515,73 cal/mol.

2. O ΔH para o álcool isopropílico e as temperaturas de 82,3°C até

108,1°C foram utilizados para calcular uma faixa de pressões de

vapor para o álcool isopropílico. Encontram-se na coluna 3 da Tabela

34.1.

Fiz esses cálculos por diversas boas razões:

1. Para mostrar como utilizar a equação de Clausius-Clapeyron e

demonstrar quão bem a equação se encaixa em pequenas faixas de