Teoria

Introdução ao equilíbrio físico

E aí, tudo bem?

Você já sabe que as substâncias químicas podem estar em três fases, né? Vapor, líquido e sólido! Quando a substância passa de uma fase para outra, ocorre o que chamamos de transição de fase.

Mas você sabia que dentro daquela garrafa de água que você esqueceu o dia inteiro em cima da mesa tá rolando um equilíbrio entre o líquido e o vapor d’água?

Pois é, quando você tem um sistema fechado em que a mesma substância está em duas fases diferentes, a tendência é que as duas fases entrem em equilíbrio.

Esse equilíbrio dinâmico de fases ocorre quando a velocidade de transformação de uma fase para outra é igual à velocidade no sentido contrário. Ou seja, quando o vapor de água no ar dentro da garrafa condensa com a mesma velocidade que o líquido da garrafa evapora.

A gente pode representar esse equilíbrio como:

H 2 O ( l ) ⇌ H 2 O ( g )

Onde:

v e l o c i d a d e   d e   e v a p o r a ç ã o   =   v e l o c i d a d e   d e   c o n d e n s a ç ã o

Pressão de vapor

Se pensarmos num equilíbrio líquido (ou sólido) e gás...

A pressão de vapor nada mais é do que a pressão que o gás excerce quando ele está em equilíbrio dinâmico com a fase líquida (ou sólida).

A pressão de vapor é uma propriedade beeeem importante das substâncias, porque quanto maior a pressão de vapor de uma substância, mais facilmente ela vai evaporar.

Mas porque isso acontece?

Podemos pensar que em um sistema fechado, antes do equilíbrio, a gente tem um valor X de moléculas no sistema. Algumas passam de gás para líquido e outras fazem o contrário.

Depois de um tempo, quando o sistema entra em equilíbrio, a velocidade de conversão vapor-líquido e líquido-vapor é igual, e então consideraramos que a quantidade de moléculas na fase líquida e na fase gás são constantes.

A quantidade de moléculas que ficou na fase gás no equilíbrio vai definir a pressão de vapor (que é justamente a pressão que essas moléculas excercem no sistema). Ou seja, se a pressão de vapor é alta, a quantidade de moléculas na fase gás também é alta!

Assim, se temos um líquido que evapora facilmente, quando ele estiver em equilíbrio em um sistema fechado, a maioria das moléculas será vapor e a sua pressão de vapor será alta.

Influência da temperatura

A pressão de vapor de uma substância aumenta com a temperatura. Isso acontece porque com a temperatura as moléculas tendem a ficar mais agitadas e a passar mais facilmente para a fase vapor – o que aumenta a quantidade de vapor e, consequentemente, a pressão de vapor!

Influência das forças intermoleculares

Se formos comparar a pressão de vapor de duas substâncias diferentes na mesma temperatura, a interação entre as moléculas faz muita diferença!

Isso porque quando as forças intermoleculares são muito fortes é mais difícil de rompê-las, e, portanto, mais difícil de passar da fase líquida para a fase gasosa.

Assim, haverá menos moléculas na fase vapor e a pressão de vapor será menor. Enquanto na substância com as interações intermoleculares mais fracas haverá uma maior facilidade de passar para a fase gás, logo mais quantidade de moléculas da fase gás: maior pressão de vapor.

Portanto, quanto mais forte a interção intermolecular da substância, menor sua pressão de vapor e vice-versa.

Por exemplo...

Nesse gráfico podemos analisar a pressão de vapor de 3 substâncias diferentes e sua variação com a temperatura.

Para analisar a influência da temperatura, vamos pegar a água como exemplo: quanto maior a temperatura, maior a sua pressão de vapor. Isso porque a 100 ° C mais moléculas tendem a passar pra fase gás e, quando o equilíbrio é atingido, mais moléculas estarão na forma de vapor excercendo pressão no líquido do que a 35 ° C .

Já para a influência das forças intermoleculares, vamos comparar 2 substâncias!

O éter dietílico realiza ligações dipolo-dipolo, graças à molécula de oxigênio em sua composição. Já o álcool etílico faz ligações de hidrogênio entre moléculas, já que tem como uma ligação O-H na ponta de sua cadeia carbônica.

Como a ligação dipolo-dipolo é mais fraca que a ligação de hidrogênio, se analisarmos em uma mesma temperatura, o éter tem a pressão de vapor muito mais alta do que o álcool.

Ou seja, a substância que realiza as ligações intermoleculares mais forte tem uma menor pressão de vapor.

Vamos praticar um pouco? 😊

Pressão de vapor

Influência da temperatura

Influência das forças intermoleculares

Por exemplo...

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