Quando uma solução contendo 40 mol % de isopropanol é vaporizada lentamente, qual a composição do vapor inicial?

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A questão fala sobre uma solução que tem 40 mol% de isopropanol e pergunta qual é a composição do vapor inicial quando essa solução é vaporizada devagarinho. Vamos precisar entender um pouquinho de equilíbrio vapor-líquido e usar a Lei de Raoult para achar a resposta.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar o que significa mol%. Quando dizemos que a solução tem 40 mol% de isopropanol, isso quer dizer que em cada 100 mols da solução, 40 são de isopropanol e 60 são do outro componente (que talvez seja água, mas o enunciado não especifica).

Passo 3

Agora, para achar a composição do vapor, vamos usar a Lei de Raoult. Essa lei nos diz que a pressão parcial de cada componente no vapor é igual à pressão de vapor do componente puro multiplicada pela sua fração molar na solução.
A fórmula da Lei de Raoult é:
Pi = xi times Pi^0
Onde:
  • é a pressão parcial do componente no vapor.
  • é a fração molar do componente na solução.
  • é a pressão de vapor do componente puro .

Passo 4

Vamos supor que a solução é de isopropanol e água (já que são componentes comuns). Precisamos saber as pressões de vapor puras de cada um a uma certa temperatura. Mas como o enunciado não deu esses valores, vamos assumir que são e á (valores aproximados a 25°C).

Passo 5

Usando a Lei de Raoult, calculamos as pressões parciais:
Para o isopropanol:
Pisopropanol = 0,40 times 33 = 13,2 , mmHg
Para a água:
Págua = 0,60 times 23,8 = 14,28 , mmHg á

Passo 6

A pressão total do vapor é a soma das pressões parciais:
Ptotal = 13,2 + 14,28 = 27,48 , mmHg

Passo 7

Agora, para achar a fração molar de cada componente no vapor, dividimos a pressão parcial de cada componente pela pressão total do vapor:
Para o isopropanol:
yisopropanol = 13,227,48 approx 0,48 ou 48%
Para a água:
yágua = 14,2827,48 approx 0,52 ou 52% á

Resposta

A composição do vapor inicial é aproximadamente 48 % de isopropanol e 52 % de água.

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