Diferencia entre presión parcial y presión de vapor

La presión parcial y la presión de vapor son términos científicos de uso común que se refieren a la cantidad de presión ejercida por los componentes de un sistema, pero sus identidades pueden ser confusas para otros. Existe una clara distinción entre estos términos, incluidos sus efectos e identidad. Este artículo profundizará en las diferencias entre estos términos. También incluirá algunos ejemplos para explicar las funciones.

Comencemos enfatizando el concepto de presión antes de que podamos abordar la distinción entre vapor y presión parcial. La presión se define científicamente como la fuerza ejercida por unidad de área sobre un objeto o sustancia. También se puede definir como la fuerza ejercida por las partículas que chocan entre sí y, a menudo, se mide usando Pascal. En el caso de colisiones de partículas, la ecuación de los gases y la teoría cinética de los gases se utilizan para calcular la presión.

¿Qué es la presión de vapor?

La presión de vapor se puede aplicar a fases líquidas o sólidas. Es la presión que ejerce el vapor en equilibrio termodinámico en su estado líquido o sólido a una temperatura dada en un sistema cerrado cuando tanto el vapor como el líquido (sólido) están en contacto. Esta presión surge como resultado de la evaporación, que es posible gracias al aumento de calor en el sólido o el líquido. Por lo tanto, la temperatura se usa como medida de vaporización y es directamente proporcional a la presión de vapor. Esto significa que cuanto mayor sea la temperatura, mayor será la presión de vapor.

Durante la vaporización, las moléculas de aire escapan como resultado de la mayor energía cinética del aire en un sistema cerrado. Luego, en equilibrio, la presión de vapor entre el vapor y su forma líquida (sólida) condensada se vuelve mayor. En soluciones donde las fuerzas intermoleculares son más débiles, la presión de vapor suele ser mayor y, por el contrario, en soluciones donde las fuerzas intermoleculares son más fuertes, la presión de vapor es menor.

La presión de vapor también puede ocurrir en mezclas ideales como se explica en la Ley de Raoult. Establece que la presión de vapor parcial de un componente particular en una mezcla líquida o sólida es igual a la presión de vapor de ese componente multiplicada por la fracción molar en esa mezcla a una temperatura dada. El siguiente ejemplo lo ilustrará.

Ejemplo 1.

Dada una mezcla ideal de 0,5 mol. etanol y 1,5 mol. metanol tiene una presión de vapor de 30 KPa y 52 KPa, respectivamente, determine la presión de vapor parcial de cada ingrediente.

Solución:

El número total de moles es 1,5 mol + 0,5 mol = 2,0 mol. De acuerdo con la Ley de Raoult, la presión de vapor parcial es igual a la presión de vapor multiplicada por la fracción molar de ese componente en particular. En este caso, el Pmetanol = 1,5/2 * 52 = 39KPa y la Gasolina = 0,5/2 * 30 = 7,5KPa.

Una vez que tenga las presiones de vapor parciales de los componentes de la mezcla, puede obtener la presión de vapor total al sumarlos. En este sentido, 7,5 + 39 da 46,5 KPa la presión de vapor total de la mezcla de soluciones de etanol y metanol.

Factores que afectan la presión de vapor

La identidad de las moléculas.

Como ya se mencionó anteriormente, los tipos de fuerzas moleculares determinan la cantidad de presión de vapor que se producirá. Si las fuerzas son más fuertes, surge menos presión de vapor, y si es más débil, surge más presión de vapor. Por lo tanto, la composición del líquido o sólido afectará la presión de vapor.

La temperatura

Una temperatura más alta da como resultado una presión de vapor más alta porque activa más energía cinética para romper las fuerzas moleculares para que las moléculas puedan escapar rápidamente de la superficie del líquido. Cuando la presión de vapor (presión de vapor saturado) sea igual a la presión externa (presión atmosférica), el líquido comenzará a hervir. Una temperatura más baja dará como resultado una presión de vapor baja y el líquido tardará en hervir.

Ley de presiones parciales de Dalton

¿Qué es la presión parcial?

La idea de la presión parcial fue propuesta por el famoso científico John Dalton. Dedujo su Ley de presiones parciales que establece que la presión total ejercida por una mezcla ideal de gases es igual a la suma de las presiones parciales de los gases individuales. Supongamos que un recipiente en particular está lleno de gases de hidrógeno, nitrógeno y oxígeno, la presión total, PTOTAL, será igual a la suma de oxígeno, nitrógeno e hidrógeno. La presión parcial de cualquier gas en esa mezcla se calcula multiplicando la presión total por la fracción molar del gas individual.

Brevemente, la presión parcial es la presión ejercida por un gas particular en la mezcla como si estuviera actuando solo en el sistema. Entonces ignora otros gases al determinar la presión parcial de un gas individual. Esta teoría se puede verificar inyectando, digamos, 0,6 atm de O2 en un recipiente de 10,0 L a 230 K y luego inyectando 0,4 atm de N2 en un recipiente idéntico del mismo tamaño a la misma temperatura, y finalmente combinando los gases en una medición. presión completa; será la suma de los dos gases. Esto explica claramente la presión parcial de un solo gas en una mezcla de gases no reactivos.

Calcular la presión parcial

Calcular la presión parcial de la ley de Dalton es pan comido[1] prevé disposiciones a tal fin. Dependerá de la información típica proporcionada. Si, por ejemplo, se da la presión total de una mezcla de gases A y B además de la presión del gas A, la presión parcial de B se puede calcular usando PTOTAL = PA + PB. El resto consiste en manipulaciones algebraicas. Pero donde solo se da la presión total de la mezcla, puede usar la fracción molar del gas B para determinar si hay una presión parcial. La fracción molar, denotada por X, se puede obtener dividiendo los moles de gas B por los moles totales de la mezcla de gases. Luego, para obtener la presión parcial, multiplicas la fracción molar, X, por la presión total. El siguiente ejemplo muestra eso.

Ejemplo 2.

Una mezcla de Nitrógeno y Oxígeno, con 2.5 moles y 1.85 moles, respectivamente, se inyecta en un recipiente de 20.0L con una presión total de 4atm; calcule la presión parcial ejercida por el oxígeno gaseoso.

Solución:

El número total de moles en la mezcla es 2,5 + 1,85 = 4,35 moles. Entonces, la fracción molar de oxígeno, Xo, será 1,85 mol/4,35 mol = 0,425 mol. La presión parcial de oxígeno es 0,425 * 4 atm = 1,7 atm. La presión parcial del gas restante se puede calcular siguiendo el mismo enfoque o se puede calcular utilizando el oxígeno gaseoso y la presión total según lo establecido por la ley de Dalton de la presión parcial que indica que la presión total es de gases no reactivos igual a la suma de las presiones parciales.

Diferencia entre vapor y presión parcial.

De las explicaciones anteriores, está claro que la presión de vapor y la presión parcial son dos presiones distintas. La presión de vapor se aplica a las fases líquida y sólida y la presión parcial se aplica a la fase gaseosa. La presión de vapor sufre una transición de fase después de que se agrega suficiente calor a la solución, lo que hace que sus moléculas escapen en un sistema cerrado.

La diferencia clave entre la presión parcial y la presión de vapor es que la presión parcial es la presión ejercida por un gas individual en una mezcla como si estuviera solo en ese sistema, mientras que la presión de vapor se refiere a la presión ejercida por el vapor en equilibrio termodinámico con su condensado. estado líquido o sólido. La siguiente tabla proporciona una breve comparación de estas presiones.

¡Envolver!

La presión de vapor y la presión parcial son dos términos científicos importantes que se utilizan para determinar los efectos de las fuerzas ejercidas por el vapor y los gases, respectivamente, en un sistema cerrado dado a ciertas temperaturas. Su principal diferencia es el área funcional donde la presión de vapor se aplica a las fases líquidas o sólidas, mientras que la presión parcial se aplica a un gas individual en una mezcla de gases ideales en un volumen dado.

La presión parcial se calcula fácilmente siguiendo la Ley de Presiones Parciales de Dalton, mientras que la presión de vapor se calcula aplicando la Ley de Raoult. En cualquier mezcla dada, cada componente gaseoso ejerce su propia presión, conocida como presión parcial independiente de otros gases. Y cuando duplica el mol de cualquier ingrediente con la temperatura aún constante, aumentará su presión parcial. Según la relación Clausius-Clapeyron[2]la presión de vapor aumenta a medida que aumenta la temperatura.

Con la información anterior, debería poder distinguir entre presión de vapor y presión parcial. Debería poder calcularlos con las fracciones molares y multiplicarlos por la presión total. Le hemos dado ejemplos típicos para elaborar la aplicación de estas presiones.