O benzeno e o tolueno formam uma solução aproximadamente ideal. Sabendo-se que a
a pressão de vapor do benzeno é de 94,6 Torr e a pressão de vapor do tolueno é de 29,1 Torr, calcule a pressão total, as pressões parciais e a composição do vapor em equilíbrio com uma mistura líquida de 1,6 móis de benzeno e 0,4 móis de tolueno.
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado fala sobre uma solução de benzeno e tolueno que é aproximadamente ideal. A gente sabe as pressões de vapor pura de cada componente a 25°C: benzeno tem 94,6 Torr e tolueno tem 29,1 Torr. Precisamos calcular a pressão total da solução, as pressões parciais de cada componente e como o vapor está composto quando está em equilíbrio com uma mistura líquida contendo 1,6 moles de benzeno e 0,4 moles de tolueno. Para resolver isso, vamos usar a Lei de Raoult, que relaciona a pressão de vapor dos componentes em soluções ideais.
Passo 2
Primeiro, vamos encontrar a fração molar de cada componente na fase líquida. A fração molar (
) é a razão entre o número de moles de cada componente e o total de moles na solução.
Temos:
- Moles de benzeno (
) = 1,6 - Moles de tolueno (
) = 0,4 - Total de moles (
) = 1,6 + 0,4 = 2,0
Então:
Passo 3
Agora, vamos aplicar a Lei de Raoult para encontrar as pressões parciais de cada componente na fase vapor. A Lei de Raoult diz que a pressão parcial (
) de cada componente é o produto da fração molar na fase líquida (
) pela pressão de vapor pura desse componente (
).
Então:
Passo 4
A pressão total da solução é a soma das pressões parciais dos dois componentes. Isso porque, em uma solução ideal, as pressões parciais somam-se para dar a pressão total.
Então:
Passo 5
Agora, para encontrar a composição do vapor em equilíbrio, precisamos determinar as frações molares no vapor (
). Usamos a relação:
Então:
Resposta
A pressão total da solução é de 81,50 Torr. As pressões parciais são 75,68 Torr para o benzeno e 5,82 Torr para o tolueno. A composição do vapor em equilíbrio é aproximadamente 92,8% de benzeno e 7,2% de tolueno.