Pressão de vapor

Para comparar a pressão de vapor de duas substâncias diferentes na mesma temperatura, devemos olhar para suas forças intermoleculares!

Quanto mais forte for a interação entre as moléculas, mais difícil será quebrar as ligações entre elas na fase líquida para passar para a fase gasosa. Assim, menos moléculas passam para a fase gasosa e, quando o equilíbrio é estabelecido, menos moléculas estarão na fase vapor.

Concluímos então que: quanto mais forte a interação entre as moléculas, menor a pressão de vapor da substância!

Agora vamos analisar letra por letra:

a) O é um aldeído, ou seja, uma substância orgânica que tem uma carbonila na ponta. Sem desespero! O importante é saber que, por ter o ligado à um carbono com uma dupla ligação, essa molécula é polar e faz dipolo-dipolo.

Já o é um hidrocarboneto que só tem carbonos! Ou seja, ele é apolar e faz dipolo-induzido.

Como o dipolo-dipolo é mais forte que o dipolo-induzido, a pressão de vapor do será menor que a do .

Logo, o terá a maior pressão de vapor.

b) O é uma molécula apolar que realiza dipolo-induzido! Já a água realiza ligações de hidrogênio, a interação intermolecular mais forte.

Assim, sabemos que a terá uma pressão de vapor menor, e o terá a maior pressão de vapor.

c) O éter dietílico () tem como interação intermolecular o dipolo-dipolo, enquanto o etanol () faz ligação de hidrogênio entre suas moléculas. Como a ligação de hidrogênio é mais forte que o dipolo-dipolo, o éter dietílico terá uma pressão de vapor maior na temperatura ambiente!

a) O comportamento de ambas as curvas mostra que a pressão de vapor aumenta conforme a temperatura aumenta. Isso acontece porque quando aquecemos uma substância, as moléculas ficam mais agitadas. Essa agitação facilita a passagem líquido – vapor, já que essa passagem exige que as moléculas se afastem umas das outras (vamos lembrar que na fase sólida as moléculas estão bem próximas, na líquida elas se afastam um pouquinho e na vapor elas se afastam bastante!).

Assim, como a passagem da fase líquida para a vapor é mais fácil, mais moléculas vão estar na fase vapor quando o equilíbrio termodinâmico for atingido. Isso implica em uma maior pressão de vapor!

b) Para comparar a pressão de vapor de duas substâncias diferentes, precisamos escolher a mesma temperatura para as duas. Analisando o gráfico, vemos que em qualquer temperatura a pressão de vapor de A é maior que a de B.

Mas e a interação intermolecular com isso? Quanto mais forte a interação intermolecular da substância, mais difícil é separar as moléculas para que elas passem para a fase vapor! Então, no equilíbrio, a gente vai ter menos moléculas gasosas – e menos pressão de vapor.

Assim, podemos concluir que as forças moleculares de A são mais fracas que as de B, já que a pressão de vapor de A é maior que a de B quando comparamos as duas em uma mesma temperatura.

Vamos começar por definir que a notação “saturado” quer dizer que o ar já tem todo o vapor de água que ele poderia ter. Isso significa que o vapor de água e a água líquida já estão em equilíbrio! Ou seja, a pressão do vapor de água vai ser a pressão parcial da água nessa temperatura 😊

Depois que você entende a notação, o problema fica tranquilo se você lembra de uma fórmula mágica para os gases ideais (também conhecida como equação de estado do gás ideal ahahah):

Onde é a pressão, o volume, o número de mols de gás, a constante universal dos gases e a temperatura!

Agora é só substituir os valores! (E tomar cuidado com as unidades, hein)

A temperatura é , a pressão é , e o volume é (e tudo isso é dado no enunciado).

Já sabemos quantos mols de vapor de água coletamos, mas precisamos saber a massa. A massa molar da água é /mol, logo:

Como o ar está saturado com mercúrio, a gente considera que já tem o máximo de vapor de mercúrio possível no ar. Ou seja: o líquido da garrafinha e o gás estão em equilíbrio!

Se eles estão em equilíbrio, a pressão do mercúrio em fase gasosa vai ser a pressão de vapor do mercúrio em !

Usando a equação de estado dos gases ideais, temos:

Onde é a pressão do gás (que nesse caso vai ser a pressão de vapor do mercúrio), o volume que o gás ocupa (o volume do almoxarifado, no nosso exercício), o número de mols, a constante de gases e a temperatura.

Agora é só substituir os valores!

Agora precisamos achar a massa de mercúrio, já que já temos o número de mols. A massa molar do mercúrio é 200,59 g.

Essa questão só pede pra gente saber se a massa específica ou o volume do líquido alteram a pressão de vapor, e a resposta é não!

A pressão de vapor de um líquido só depende de suas interações intermoleculares (e, consequentemente, da estrutura de suas moléculas) e da temperatura!!!

Ela depende principalmente de fatores que podem facilitar/dificultar a vaporização do líquido, por isso a massa específica e o volume não são levados em conta.

Assim, a resposta certa é a letra d!

I. No equilíbrio há sim transferência de moléculas entre o líquido e o vapor, então essa alternativa é falsa! Na real essa transferência não acaba nunca... a única diferença do equilíbrio pro resto dos momentos todos é que no equilíbrio a velocidade de moléculas que viram líquido e a velocidade de moléculas que viram vapor se igualam! Ou seja, a mesma quantidade de moléculas faz a transição de fase líquido-vapor e vapor-líquido!

II. A pressão de vapor de um líquido depende da temperatura e da força intermolecular desse líquido. Assim, a temperatura constante, a pressão de vapor só tem um valor!

Essa alternativa está correta.

III. Simmmm! É a definição de equilíbrio, no caso ahah O equilíbrio dinâmico de fases é atingido justamente quando a velocidade de conversão líquido-vapor e vapor-líquido são iguais.

IV. Quando o equilíbrio é atingido a concentração de vapor não muda mais, ela permanece constante. Isso acontece porque, por mais que haja uma certa quantidade de moléculas de vapor condensando, a mesma quantidade de moléculas está vaporizando. Essa alternativa é incorreta 😊

É só a gente lembrar quais são os fatores que alteram a pressão de vapor de uma substância: a interação entre suas moléculas e a temperatura.

Como nada disso foi alterado, P1 = P2, ou seja, a pressão de vapor da água não se altera pela diminuição do volume.

A resposta certa é a letra B.

a) A diferença da pressão de vapor das duas substâncias pode ser explicada pelas suas respectivas forças intermoleculares. O tetracloreto de carbono é um composto apolar, que faz dipolo-induzido. Já a água é um composto extremamente polar, que faz ligações de hidrogênio.

Como o dipolo-induzido é bem mais fraco que as ligações de hidrogênio, as moléculas do tetracloreto de carbono ficam menos “presas” em fase líquida, o que facilita sua vaporização. Assim, elas conseguem evaporar mais facilmente e mais moléculas ficam na fase vapor quando o equilíbrio é atingido. Por isso a pressão de vapor do é maior que a da água.

b) Como já vimos na letra a, a pressão de vapor do é maior que a da água. Isso significa que o tem mais moléculas em fase gasosa no equilíbrio que a água. Por isso a contribuição dele para a pressão total é maior que a da água.

Ó, a gente já sabe que o que importa pra pressão de vapor é a temperatura e as forças intermoleculares – e que o volume não faz diferença.

Daí já temos como saber que , já que os dois são a mesma substância na mesma temperatura.

Agora, para diferenciar as outras pressões, precisamos pensar nas forças intermoleculares.

Sabemos que o éter tem fórmula R-O-R, onde R é uma cadeia carbônica qualquer. Os éteres são polares e fazem dipolo-dipolo.

Já o álcool (de fórmula R-OH) faz ligação de hidrogênio nas suas pontas e dipolo-induzido entre cadeias carbônicas.

A água, por sua vez, faz ligação de hidrogênio em todos os sentidos e em toda sua molécula. Assim, a água é a que faz a interação intermolecular mais forte de todas, seguida do álcool e do éter.

Agora só falta relacionar a força intermolecular à pressão de vapor!

Como a força intermolecular é um tipo de medida de como as moléculas se “prendem” umas às outras, ela altera a facilidade das moléculas de evaporar. Assim, se as moléculas interagem com bastante força, elas terão mais dificuldade em “se soltar” para fazer a transição de fase e passar para a fase gasosa. Isso vai resultar em menos moléculas na fase gasosa durante o equilíbrio e, consequentemente, em uma menor pressão de vapor.

Então, quanto mais forte a interação intermolecular, menor a pressão de vapor da substância.

A ordem, então, será: éter > álcool > água!