Responda os seguintes itens tévicos:
b) Um químico precisava conhecer a pressão de vapor de um solvente orgânico na temperatura ambiente, mas esta era difícil de determinar e não havia nenhuma tabela disponível. Como ele prestava atenção durante as aulas de físico-química, ele conseguiu calcular este valor, contudo, com base apenas numa informação que constava no rótulo. Que informação era esta e como ele fez este cálculo?
b) Um químico precisava conhecer a pressão de vapor de um solvente orgânico na temperatura ambiente, mas esta era difícil de determinar e não havia nenhuma tabela disponível. Como ele prestava atenção durante as aulas de físico-química, ele conseguiu calcular este valor, contudo, com base apenas numa informação que constava no rótulo. Que informação era esta e como ele fez este cálculo?
Passo 1
Beleza, vamos lá! O problema fala sobre um químico que precisa descobrir a pressão de vapor de um solvente orgânico na temperatura ambiente. Isso tá ligado à matéria de físico-química, mais especificamente ao estudo das propriedades dos líquidos e seus vapores. Para resolver isso, vamos precisar de uma informação que tá no rótulo do solvente e de uma equação que relaciona pressão de vapor e temperatura.
Passo 2
Primeiro, precisamos identificar qual informação estava disponível no rótulo do solvente que o químico usou. Normalmente, nos rótulos de solventes orgânicos, uma informação chave é a temperatura de ebulição, ou seja, a temperatura na qual o líquido ferve sob pressão atmosférica padrão (1 atm).
Passo 3
Agora, como usar a temperatura de ebulição para encontrar a pressão de vapor em outra temperatura? A gente pode usar a equação de Clausius-Clapeyron, que relaciona a pressão de vapor com a temperatura. Essa equação é super útil para entender como a pressão de vapor muda com a temperatura.
A equação de Clausius-Clapeyron é dada por:
Onde:
- $ P_1 $ é a pressão de vapor conhecida (por exemplo, 1 atm na temperatura de ebulição),
- $ P_2 $ é a pressão de vapor que queremos encontrar,
- $ \Delta H_{vap} $ é a entalpia de vaporização,
- $ R $ é a constante dos gases (8,314 J/mol·K),
- $ T_1 $ e $ T_2 $ são as temperaturas em Kelvin.
Passo 4
Para usar essa equação, o químico precisaria também saber a entalpia de vaporização do solvente, que pode estar disponível em tabelas ou artigos científicos. Com a temperatura de ebulição ($ T_1 $) e a entalpia de vaporização, ele pode rearranjar a equação para resolver $ P_2
T_2 $).
Passo 5
Vamos reorganizar a equação para encontrar $ P_2 $:
Assim, substituindo os valores conhecidos, o químico consegue calcular a pressão de vapor do solvente na temperatura que ele precisa.
Resposta
O químico utilizou a temperatura de ebulição informada no rótulo e aplicou a equação de Clausius-Clapeyron para calcular a pressão de vapor do solvente orgânico na temperatura ambiente.