Faz-se passar uma corrente de ar, borbulhando-se suavemente, através de benzeno líquido, num frasco a
, contra uma pressão ambiente de
. Após a passagem de 4,80 litros de ar, medidos a
e
antes que este contivesse vapor de benzeno, verificou-se que evaporaram 1,705 gramas de benzeno. Assumindo que o ar está saturado com vapor de benzeno ao deixar o frasco, calcule a pressão de vapor de equilíbrio do benzeno a
.
Passo 1
Vamos entender o que está acontecendo na questão. Temos ar passando por benzene líquido em uma temperatura de 20,0 °C e pressão ambiente de 100,56 kPa. Passando 4,80 litros de ar nessas condições, 1,705 gramas de benzene evaporaram. Queremos descobrir a pressão de vapor de equilíbrio do benzene a 20,0 °C. Para resolver isso, vamos precisar usar conceitos de equilíbrio de fases e cálculos com gases.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular quantos mols de benzene evaporaram. A massa do benzene é 1,705 g. Sabemos que a massa molar do benzene (C₆H₆) é aproximadamente 78,11 g/mol. Então, os mols de benzene são:
Passo 3
Agora, vamos determinar os mols de ar que passaram pelo sistema. Usaremos a equação dos gases ideais:
Onde:
-
(pressão) -
(volume) -
(constante dos gases) -
(temperatura)
Convertendo o volume para metros cúbicos para manter as unidades consistentes:
Rearranjando a equação para encontrar
:
Passo 4
Sabemos que, no equilíbrio, o ar está saturado com vapor de benzene. Isso significa que a pressão total é a soma da pressão parcial do ar seco (
) e da pressão de vapor do benzene (
):
Queremos encontrar
. Podemos usar a relação molar entre o benzene e o ar para encontrar a pressão parcial.
Passo 5
A razão molar entre benzene evaporado e ar é:
Como a pressão é proporcional ao número de mols, a pressão parcial do benzene será:
Resposta
A pressão de vapor de equilíbrio do benzene a 20,0 °C é aproximadamente 11,2 kPa.