Calcule a variação de entropia de vaporização dos seguintes líquidos, nas suas temperaturas normais de ebulição.
composto |
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---|---|---|---|
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238 | 20,4 | 86 |
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353 | 30,7 | 87 |
|
334 | 29,4 | 88 |
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373 | 40,7 | 109 |
|
351 | 38,6 | 110 |
A observação experimental que uma grande maioria de líquidos possui
é conhecida como a regra de Trouton. Como você explicaria que a água e o álcool etílico apresentam desvios desta regra?
Passo 1
Então, a gente tem essa questão que pede pra calcular a variação de entropia de vaporização (
) de alguns líquidos nas suas temperaturas normais de ebulição. A matéria aqui envolve termodinâmica, especificamente as relações entre entalpia e entropia na mudança de fase de líquido para vapor. Vamos precisar usar a fórmula que relaciona entalpia de vaporização (
) e temperatura de ebulição (
) para encontrar
.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar que a variação de entropia de vaporização pode ser calculada usando a fórmula:
Onde:
-
é a variação de entropia de vaporização. -
é a entalpia de vaporização. -
é a temperatura de ebulição em Kelvin.
Essa relação nos diz como a desordem (entropia) muda quando um líquido se transforma em vapor a uma determinada temperatura.
Passo 3
Vamos aplicar essa fórmula para cada um dos compostos listados na tabela:
-
Cl₂:
-
C₆H₆:
-
CHCl₃:
-
H₂O:
-
C₂H₅OH:
Passo 4
Agora, observamos que para a maioria dos líquidos, a variação de entropia de vaporização está próxima de 88 J/K·mol, o que é conhecido como a Regra de Trouton. Essa regra empírica sugere que a maioria dos líquidos tem uma
aproximadamente igual a 88 J/K·mol quando vaporizam.
Passo 5
No entanto, a água (
) e o etanol (
) apresentam valores de
significativamente maiores que 88 J/K·mol. Isso indica um desvio da Regra de Trouton. Mas por que isso acontece?
Passo 6
A explicação está nas interações intermoleculares. A água e o etanol possuem ligações de hidrogênio, que são interações intermoleculares mais fortes comparadas às forças de dispersão de London predominantes na maioria dos líquidos. Essas ligações de hidrogênio aumentam a entalpia de vaporização (
) porque é necessário mais energia para quebrar essas interações e permitir a passagem para a fase gasosa. Como resultado, mesmo que a temperatura de ebulição não seja extremamente alta, a
aumenta devido ao aumento da entalpia.
Resposta
A variação de entropia de vaporização (
) para os líquidos analisados segue aproximadamente a Regra de Trouton, que prevê cerca de 88 J/K·mol. No entanto, a água e o etanol apresentam
superiores devido às fortes ligações de hidrogênio presentes nessas substâncias, que aumentam a entalpia de vaporização e, consequentemente, a entropia de vaporização, causando um desvio dessa regra empírica.