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