theta / ^circ C 0 20 40 50 70 80 90 100
p / torr 14,4 47,9 133 208 467 670 937 1282
Determine (a) o ponto de ebulição normal e (b) a entalpia de vaporização deste ácido.

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente tem uma tabela que relaciona a temperatura (em Celsius) com a pressão de vapor desse ácido em torr. Nosso objetivo é:
a) Encontrar o ponto de ebulição normal, que é a temperatura em que a pressão de vapor do líquido iguala a pressão atmosférica padrão (760 torr).
b) Calcular a entalpia de vaporização, que é a quantidade de energia necessária para transformar o ácido de líquido para vapor.
Pra isso, vamos precisar usar conceitos de física e química, como interpolação linear para encontrar a temperatura exata no ponto de ebulição normal e a equação de Clausius-Clapeyron para determinar a entalpia de vaporização.

Passo 2

a) Determinando o ponto de ebulição normal:
Primeiro, precisamos achar a temperatura na qual a pressão de vapor do ácido é igual a 760 torr. Olhando para a tabela:
Temperatura (°C) Pressão (torr)
80 670
90 937
A pressão de 760 torr está entre 670 e 937 torr, então a temperatura de ebulição estará entre 80°C e 90°C.
Vamos usar interpolação linear para achar essa temperatura. A fórmula da interpolação é:
T = T1 + ( P - P1P2 - P1 ) times (T2 - T1)
Onde:
  • $ T $ é a temperatura que queremos encontrar.
  • $ P $ é a pressão padrão (760 torr).
  • $ T_1 $ e $ P_1 $ são a temperatura e pressão abaixo do ponto padrão (80°C e 670 torr).
  • $ T_2 $ e $ P_2 $ são a temperatura e pressão acima do ponto padrão (90°C e 937 torr).
Substituindo os valores:
T
P
T1

Passo 3

b) Calculando a entalpia de vaporização:
Para encontrar a entalpia de vaporização ($ \Delta H_{vap} $), vamos usar a equação de Clausius-Clapeyron:
De
Onde:
  • $ P_1 $ e $ P_2 $ são as pressões correspondentes às temperaturas $ T_1 $ e $ T_2 $.
  • $ R $ é a constante dos gases, que vale aproximadamente 8,314 J/(mol·K).
  • As temperaturas devem estar em Kelvin.
Vamos escolher duas temperaturas próximas ao ponto de ebulição normal que calculamos. Por exemplo, 80°C (353 K) com 670 torr e 90°C (363 K) com 937 torr.
Primeiro, convertemos as temperaturas para Kelvin:
ln(P2P1) = -De
P1
Agora, aplicamos os valores na equação:
P2
Calculando o lado esquerdo:
T1
Calculando a diferença das inversas das temperaturas:
T2
Agora, substituímos na equação:
R
Simplificando:
T1 = 80 + 273 = 353 , K
Isolando $ \Delta H_{vap} $:
T2 = 90 + 273 = 363 , K
Convertendo para kJ/mol:
ln(937670) = -De

Resposta

a) O ponto de ebulição normal do ácido é aproximadamente 83,37°C.
b) A entalpia de vaporização do ácido é cerca de 35,64 kJ/mol.

Exercícios relacionados