Quando uma solução contendo
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:
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
(valores aproximados a 25°C).
Passo 5
Usando a Lei de Raoult, calculamos as pressões parciais:
Para o isopropanol:
Para a água:
Passo 6
A pressão total do vapor é a soma das pressões parciais:
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:
Para a água:
Resposta
A composição do vapor inicial é aproximadamente 48 % de isopropanol e 52 % de água.