Enunciado
Química - Princípios de Química: Questionando a Vida Moderna e o Meio Ambiente - 5ª Edição - Peter Atkins, Loretta Jones e Leroy Laverman- Ed: 5º - Capítulo 9.1 - Ex. 111
O aparelho do Exercício 9.110 foi novamente evacuado. Em seguida, 35,0 g de clorofórmio, , são colocados no balão A e 35,0 g de acetona, , no balão B. O sistema entra em equilíbrio a 25°C, com a torneira fechada. As pressões de vapor do clorofórmio e da acetona, em 25°C são 195 Torr e 222 Torr, respectivamente.
- Qual é a pressão em cada balão no equilíbrio?
- A torneira é aberta. Qual será a composição final das fases gás e líquido em cada balão quando o equilíbrio for atingido? Considere o comportamento ideal.
- Soluções de acetona e clorofórmio têm desvios negativos da lei de Raoult. Como esse comportamento afetará as respostas dadas na parte (b)?
Passo 1
Bora pra mais uma !!
A pressão em cada balão no equilíbrio será igual à pressão do vapor na mesma temperatura, se houver quantidade suficiente de clorofórmio e acetona nos balões.
Então precisamos saber quanto de massa nós vamos precisar para originar no balão uma determinada pressão, para isso nós vamos usar a equação dos gases ideais:
Como:
Substituindo:
Para o :
Colocando na fórmula:
Reorganizando:
Então, para gerar essa pressão nós precisamos 1,250 g. O que significa que temos composto suficiente para alcançar o equilíbrio no balão.
Então a pressão será 195 Torr para o balão contendo !!
Passo 2
Para o :
Colocando na fórmula:
Reorganizando:
Então, para gerar essa pressão nós precisamos 0,694 g. O que significa que temos composto suficiente para alcançar o equilíbrio no balão.
Então a pressão será 222 Torr para o balão contendo !!
Passo 3
Depois de abrir a torneira, na letra b, o vapor de acetona e clorofórmio se moverá para os dois frascos. Além disso, algum vapor de acetona se condensará em clorofórmio líquido e algum clorofórmio se condensará em acetona líquida. Depois de algum tempo, um novo equilíbrio será estabelecido.
Neste equilíbrio, a composição da fase líquida em ambos os balões será a mesma e a composição da fase gasosa será uniforme.
Para avaliar a composição na fase líquida usamos a equação:
Se o número de mol é calculado como:
E lembrando que:
Substituímos para achar as composições no líquido:
Então já achamos a composição na fase líquida, agora só precisamos achar na fase gasosa!
Passo 4
Para descobrir a composição da fase gasosa e líquida nós usamos a Lei de Raoult:
Agora vamos substituir na nossa equação de Raoult para achar a nova pressão:
Agora só precisamos adicionar as pressões de vapor que já sabemos:
Então a pressão total será:
Então a composição gasosa será:
Passo 5
O que significa desvio negativo da Lei de Raoult?
Eu conto pra vocês !
Isso significa que as interações entre e são mais fortes que as interações intermoleculares quando eles estão na forma pura.
Isso dará uma pressão de vapor menor do que a obtida na parte b, quando consideramos o comportamento ideal. Então, eles formarão um azeótropo com alto ponto de ebulição , consequentemente a composição da fase gasosa será diferente da obtida na parte b.
E ai?
O que acharam desta ?!