FUNDAMENTO TEÓRICO:

La presión de vapor es una de las propiedades más importante y útil de los líquidos, de algunos sólidos y de las disoluciones líquidas a las condiciones de nuestro ecosistema. Dicha propiedad es una variable importante en el diseño y operación de procesos industriales químicos, físicos, biológicos, etc. Para entender la presión de vapor debemos conocer cómo se produce el vapor.

El cambio de fase de líquido a vapor se llama vaporización y la temperatura asociada con este cambio se llama punto de ebullición de la sustancia. Existen tres formas en las que puede ocurrir dicho cambio:

Evaporación: se produce vaporización en la superficie de un líquido (es un proceso de enfriamiento)

Ebullición: vaporización dentro del líquido.

Sublimación: el sólido vaporiza sin pasar por la fase líquida.

La temperatura y la presión tienen una relación muy estrecha ya que no se puede dar un dato de presión sin fijar para qué temperatura lo estás dando. También tienes que tener claro la diferencia entre vaporización y ebullición. La vaporización se da siempre; por ejemplo si dejas un vaso con agua se da vaporización en la superficie del vaso y la ebullición se da cuando toda la masa del líquido se encuentra en unas condiciones tales que la energía interna puede emplearse en romper los enlaces y transformarse en gas.

Si se calienta un líquido se incrementa la energía cinética media de sus moléculas. Las moléculas cuya energía cinética es más elevada y que están cerca de la superficie del líquido escaparán y darán lugar a la fase de vapor. Si el líquido está contenido en un recipiente cerrado, algunas moléculas del vapor seguirán el camino inverso chocando con la superficie del líquido e incorporándose a la fase líquida.

Se establece un equilibrio dinámico cuando el número de moléculas que se escapan del líquido sea igual (en valor medio) al número de moléculas que se incorporan al mismo. Decimos entonces, que tenemos vapor saturado a la temperatura T, y la presión parcial que ejercen las moléculas de vapor a esta temperatura se denomina presión de vapor Pv.

La presión de vapor de una sustancia depende solamente de la temperatura y no del volumen; esto es, un recipiente que contiene líquido y vapor en equilibrio a una temperatura fija, la presión es independiente de las cantidades relativas de líquido y de vapor presentes.

La temperatura de ebullición es aquella a la cual la presión de vapor es igual a la presión exterior. La presión de vapor del agua es igual a 1 atmósfera a la temperatura de 100ºC.

Si consideramos que la función de distribución de Boltzmann se aplica al mecanismo de la evaporación:

Donde nv y nl son el número de moles en la unidad de volumen en el vapor y en el líquido, respectivamente a la temperatura absoluta T, y Li es el valor medio por mol de sustancia de la diferencia entre la energía potencial de las moléculas en su fase de vapor y en su fase líquida.

Esta ecuación nos dice que nv y por tanto la presión de vapor Pv, se incrementan rápidamente con la temperatura absoluta T.

Derivando esta ecuación respecto de T,  suponiendo que nl es independiente de T.

Si el vapor se comporta como un gas ideal Pv=nvRT  o bien, ln nv=ln Pv-ln (RT)

Derivando esta expresión respecto de T: