A
, tem-se
torr e
torr sobre uma solução aquosa de
a
em fração ponderal. Sabe-se que, nessa temperatura, a pressão de vapor de
puro e água pura é 540,0 torr e 289,1 torr, respectivamente. Calcule a pressão total sobre a solução e a fração molar do ácido nítrico no vapor, considerando dois casos:
solução líquida real. Qual o tipo de desvio apresentado pelo sistema?
(R.: Ideal: 376,2 torr e 0,5; real: 121 torr e 0,29).
solução líquida real. Qual o tipo de desvio apresentado pelo sistema?
(R.: Ideal: 376,2 torr e 0,5; real: 121 torr e 0,29).
Passo 1
Beleza, vamos lá! Temos um exercício de Química que envolve pressão de vapor e soluções aquosas. A gente vai precisar usar conceitos de leis de pressão parcial, especialmente a Lei de Raoult para soluções ideais, além de entender o que acontece quando a solução não se comporta de forma ideal. Vamos calcular a pressão total sobre a solução e a fração molar do ácido nítrico no vapor, tanto para uma solução ideal quanto para uma real.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que é pressão total. Em uma mistura de vapores, a pressão total é a soma das pressões parciais de cada componente. Isso está de acordo com a Lei de Dalton, que nos diz que a pressão total $ P_{total} $ é igual à soma das pressões parciais:
Passo 3
Agora, para uma solução ideal, usamos a Lei de Raoult. Ela nos diz que a pressão parcial de cada componente é igual à pressão de vapor do componente puro multiplicada pela sua fração molar na solução:
Onde:
- $ P_i $ é a pressão parcial do componente $ i $.
- $ X_i $ é a fração molar do componente $ i $ na solução.
- $ P_i^{\circ} $ é a pressão de vapor do componente puro.
Passo 4
Primeiro, vamos calcular as frações molares do ácido nítrico ($ \mathrm{HNO}_3
\mathrm{H}_2\mathrm{O} $) na solução. Sabemos que a solução é 65% em fração ponderal. Vamos supor que temos 100 g de solução:
- Massa de $ \mathrm{HNO}_3 $ = 65 g
- Massa de $ \mathrm{H}_2\mathrm{O} $ = 35 g
Agora, vamos calcular as mols de cada componente usando suas massas molares:
- Massa molar de $ \mathrm{HNO}_3 $ ≈ 63 g/mol
- Massa molar de $ \mathrm{H}_2\mathrm{O} $ ≈ 18 g/mol
A fração molar ($ X_i $) é dada por:
Passo 5
Aplicando a Lei de Raoult para cada componente:
Passo 6
Agora, somamos as pressões parciais para encontrar a pressão total na solução ideal:
A fração molar do ácido nítrico no vapor ($ Y_{\mathrm{HNO}_3} $) é dada por:
Passo 7
Agora, vamos considerar a solução real. Na realidade, as interações entre as moléculas podem fazer com que as pressões parciais sejam diferentes das previstas pela Lei de Raoult. Neste caso, a pressão total é menor que a da solução ideal, indicando um desvio negativo.
Segundo o enunciado, a pressão total real é 121 torr, e a fração molar do ácido nítrico no vapor é 0,29.
Resposta
Para a solução ideal, a pressão total é aproximadamente 376,2 torr e a fração molar do ácido nítrico no vapor é 0,5. Para a solução real, a pressão total é 121 torr e a fração molar do ácido nítrico no vapor é 0,29. O sistema apresenta um desvio negativo.