Presión de vapor

La presión de vapor o también llamada comúnmente presión de saturación

• ¿Qué es?La presión de vapor es la presión de un sistema cuando el sólido o liquido se hallan en equilibrio con su vapor.Los vapores y los gases, tienden a ocupar el mayor volumen posible y ejercen así sobre las paredes de los recintos que los contienen, una presión también llamada, fuerza elástica o tensión. Para determinar un valor sobre esta presión se divide la fuerza total por la superficie en contacto.

Supongamos que realizamos un experimento en el que colocamos cierta cantidad de etanol, en un recipiente cerrado. El etanol comenzará a evaporarse rápidamente. En consecuencia, la presión ejercida por el vapor en el espacio arriba del líquido comenzará a aumentar. Después de un tiempo corto, la presión del vapor alcanzará un valor constante, que denominamos presión de vapor de la sustancia.

Explicación de la presión de vapor en el nivel molecular

Las moléculas de un líquido se mueven con diferentes velocidades. En un instante dado, algunas de las moléculas que están en la superficie del líquido poseen suficiente energía para vencer las fuerzas de atracción de sus vecinas y escapar a la fase gaseosa. Cuanto más débiles son las fuerzas de atracción, mayor es el número de moléculas que pueden escapar y mayor es la presión de vapor.

Distribución de energías cinéticas de las moléculas superficiales de un líquido hipotético a dos temperaturas. Sólo las moléculas más rápidas tienen suficiente energía cinética para escapar del líquido y pasar al vapor, como muestra el área sombreada. Cuanto más alta es la temperatura, mayor es la fracción de las moléculas con suficiente energía para escapar.

A cualquier temperatura dada, tiene lugar un movimiento continuo de moléculas de la fase líquida a la fase gaseosa. Sin embargo, al aumentar el número de moléculas en la fase gaseosa, aumenta la probabilidad de que una molécula de la fase gaseosa choque con la superficie del líquido y vuelva a ser capturada por éste. En algún momento, la frecuencia con que las moléculas regresan al líquido es igual a la frecuencia con que escapan. El número de moléculas de la fase gaseosa llega entonces a un valor estable, y la presión de vapor se hace constante.

Equilibrio dinámico

Es la condición en la que dos procesos opuestos están ocurriendo simultáneamente con la misma tasa.Un líquido y su vapor están en equilibrio cuando la evaporación y la condensación ocurren con la misma rapidez.

Volatilidad, presión de vapor y temperatura

Cuando hay vaporización en un recipiente abierto, el vapor se dispersa alejándose del líquido. Poco de él, o nada, regresa a la superficie del líquido para ser capturado de nuevo. Nunca se establece un equilibrio, y la formación de vapor continúa hasta que el líquido se evapora a sequedad.

Las sustancias con presión de vapor elevada (como la gasolina) se evaporanmás rápidamente que aquellas con presión de vapor baja (como el aceite para motor).Cuando un líquido se evapora fácilmente, decimos que es volátil.

• El agua caliente se evapora más rápidamente que la fría porque la presión de vapor aumenta con la temperatura.

• Al aumentar la temperatura de un líquido, las moléculas se mueven con mayor energía y son más las que pueden escapar fácilmente de sus vecinas.

• Observe que en todos los casos la presión de vapor aumenta de forma no lineal al aumentar la temperatura.

Presión de vapor de cuatro líquidos comunes en función de la temperatura. La temperatura en la que la presión de vapor es de 760 torr es el punto de ebullición normal de cada líquido.

Presión de vapor y punto de ebullición

En tanto haya agua presente, la temperatura máxima de los alimentos que se cocinan será el punto de ebullición del agua. El aumento en la presión hace que el agua hierva a una temperatura más alta, lo que permite a los alimentos estar más calientes y cocerse con mayor rapidez. La presión atmosférica es más baja a mayor altitud, y el agua ebulle a una temperatura más baja.