, a pressão de vapor do metilbenzeno (to-lueno) é 400 torr e a do 1,2-dimetilbenzeno (orto-xileno) é 150 torr. Qual a composição da solução líquida que ferve a
sob pressão de 0,50 atm?
Qual a composição do vapor formado na ebulição?
17:45
Qual a composição do vapor formado na ebulição?
17:45
Passo 1
Então, vamos lá! A gente tem um exercício de química envolvendo pressão de vapor e composição de soluções. A questão fala sobre duas substâncias: tolueno e orto-xileno, com suas pressões de vapor a 90°C. Precisamos descobrir qual é a composição da solução líquida que ferve a 90°C sob uma pressão de 0,50 atm e também a composição do vapor que se forma durante essa fervura. Para resolver isso, vamos usar a Lei de Raoult, que relaciona a pressão de vapor de cada componente na solução com sua fração na fase líquida.
Passo 2
Primeiro, vamos entender que a pressão total da solução (
) é a soma das pressões parciais de cada componente. A Lei de Raoult nos diz que a pressão parcial de cada componente é igual à pressão de vapor pura dele multiplicada pela sua fração na solução líquida (
):
Sabemos que a pressão total é 0,50 atm. Mas as pressões de vapor estão em torr, então vamos converter 0,50 atm para torr:
Agora, substituindo os valores na equação:
Como as frações moleculares devem somar 1:
Substituindo na equação da pressão:
Resolvendo essa equação para
.
Passo 3
Vamos simplificar a equação:
Onde
. Agrupando os termos:
Agora, isolando
:
Então, a fração molar de tolueno na solução é 0,92. Logo, a fração molar de xileno é:
Passo 4
Agora, para descobrir a composição do vapor formado durante a ebulição, usamos novamente a Lei de Raoult. A fração molar no vapor (
) de cada componente é dada por:
Calculando cada um:
Para tolueno:
Para xileno:
Resposta
A composição da solução líquida que ferve a 90°C sob pressão de 0,50 atm é de 92% de tolueno e 8% de xileno. Já a composição do vapor formado durante a ebulição é aproximadamente 96,8% de tolueno e 3,2% de xileno.