- A e B formam uma solução ideal a 298 K , com
Torr, e
Torr. a) Calcule as pressões parciais de A e B na fase gasosa. b) Uma porção da fase gasosa é removida e condensada em um recipiente separado. Calcule as pressões parciais de A e B em equilíbrio com esta amostra líquida a 298 K . (
.: (a)
Torr
Torr; (b)
Torr
Torr)
Passo 1
O enunciado dá uma solução ideal à
com as seguintes informações:
Pede-se:
a) Calcular as pressões parciais de e
na fase gasosa acima dessa solução.
b) Uma porção da fase gasosa é removida e condensada em outro recipiente; calcular as pressões parciais de e
em equilíbrio com essa amostra líquida (à mesma
).
a) Calcular as pressões parciais de
b) Uma porção da fase gasosa é removida e condensada em outro recipiente; calcular as pressões parciais de
Passo 2
Conceito e fórmula que vamos usar (explicação didática): para uma solução ideal, a pressão parcial de cada componente na fase gasosa obedece à Lei de Raoult:
Aqui:
-
é a pressão parcial do componente na fase gasosa (unidade: Torr). -
é a fração molar do componente na fase líquida. -
é a pressão de vapor do componente puro na mesma temperatura (aqui fornecida).
A ideia física: cada componente “contribui” com a sua fração da pressão que teria puro; em solução ideal não há interações extras que alterem isso.
Passo 3
Calcular a fração molar de
na fase líquida (porque foi dada só
):
Passo 4
Aplicar Raoult para obter as pressões parciais iniciais (parte a):
Cálculo de :
Cálculo de
Cálculo de
:
Portanto as pressões parciais na fase gasosa acima da solução original são
e
.
Passo 5
Calcular a composição do vapor original (vai ser útil para a parte b). Primeiro a pressão total do vapor:
Agora as frações molares na fase gasosa (leis de Dalton):
Passo 6
Interpretação do processo de condensação (explicação didática): quando você remove uma porção da fase gasosa e a condensa, o líquido formado tem a composição molar igual à composição do vapor que foi condensado (assumimos condensação isotérmica sem fracionamento adicional). Logo, a nova amostra líquida terá:
Passo 7
Aplicar novamente Raoult para o novo líquido (parte b): as pressões parciais em equilíbrio com essa amostra líquida são
(Observação numérica: os arredondamentos dão exatamente os valores pedidos.)
Passo 8
Pequena verificação final (opcional, para confiança): a pressão total sobre o líquido condensado será
maior que a pressão total original (isso ocorre porque a composição líquida mudou, aumentando a fração do componente com maior
, aqui
).
Resposta
(a)
(b)