Entalpia de vaporização - Enthalpy of vaporization


Da Wikipédia, a enciclopédia livre

Temperatura-dependência dos calores de vaporização de água, metanol, benzeno, e acetona.

A entalpia de vaporização , (símbolo AH VAP ), também conhecido como o calor (latente) de vaporização ou de calor de evaporação , é a quantidade de energia ( entalpia ) que deve ser adicionada a uma substância líquida, para transformar uma quantidade dessa substância em um gás. A entalpia de vaporização é uma função da pressão a que esta transformação se realiza.

A entalpia de vaporização é frequentemente citado para a temperatura normal de ebulição da substância; embora valores tabelados são geralmente corrigido para 298  K , que a correção é muitas vezes menor do que a incerteza no valor medido.

O calor de vaporização é dependente da temperatura, embora um calor constante de vaporização pode ser assumida para pequenos intervalos de temperatura e para a temperatura reduzida . O calor de vaporização diminui com o aumento da temperatura e que desaparece completamente em um determinado ponto chamada a temperatura crítica ( ). Acima da temperatura crítica , os líquidos e vapores fases são indistinguíveis, e a substância é chamado um fluido supercrítico .

Unidades

Os valores são normalmente citado em J / mol ou kJ / mol (entalpia molar da vaporização), embora kJ / kg ou J / g (de calor específica de vaporização), e as unidades mais velhas como kcal / mol, cal / g e Btu / lb são às vezes ainda utilizado, entre outros.

Entalpia de condensação

A entalpia de condensação (ou calor de condensação ) é, por definição igual à entalpia de vaporização com o sinal oposto: mudanças entalpia de vaporização são sempre positivo (o calor é absorvido pela substância), ao passo que as alterações de entalpia de condensação são sempre negativo (calor é libertada pela substância).

fundo termodinâmico

entalpia molar de zinco acima de 298,15 K e a 1 atm de pressão, mostrando descontinuidades nos pontos de fusão e ebulição.  A entalpia de fusão (AH ° m) de zinco é 7323 J / mol, e a entalpia de vaporização (AH ° v) é de 115 330 J / mol.

A entalpia de vaporização pode ser escrita como

É igual ao aumento da energia interna da fase de vapor em comparação com a fase líquida, mais o trabalho realizado contra a pressão ambiente. O aumento da energia interna pode ser visto como a energia requerida para ultrapassar as interacções intermoleculares no líquido (ou sólido, no caso de sublimação ). Daí hélio tem uma particularmente baixa entalpia de vaporização, 0,0845 kJ / mol, como os Waals forças de van der entre hélio átomos são particularmente fracos. Por outro lado, as moléculas em líquido de água são mantidos juntos por relativamente fortes ligações de hidrogénio , e a sua entalpia de vaporização, 40,65 kJ / mol, é mais do que cinco vezes a energia necessária para aquecer a mesma quantidade de água de 0 ° C a 100 ° C ( c p  = 75,3 J K -1  mol -1 ). Deve ser tomado cuidado, no entanto, quando se utiliza entalpia de vaporização a medir a força das forças intermoleculares, uma vez que estas forças podem persistir de maneira que na fase de gás (como é o caso com fluoreto de hidrogénio ), e de modo que o valor calculado da ligao força será muito baixa. Isto é particularmente verdadeiro para os metais, os quais frequentemente formam ligados covalentemente moléculas em fase gasosa: nestes casos, a entalpia de atomização deve ser utilizado para obter um verdadeiro valor da energia de ligação .

Uma descrição alternativa é para visualizar a entalpia de condensação como o calor, que deve ser libertado para o ambiente circundante para compensar a queda da entropia quando um gás condensa-se para um líquido. À medida que o líquido e de gás estão em equilíbrio no ponto de ebulição ( T b ), Δ v L  = 0, o que leva a:

Como nem entropia nem entalpia variar grandemente com a temperatura, é normal utilizar os valores padrão tabelados sem qualquer correcção para a diferença de temperatura a partir de 298 K. A correcção deve ser feita, se a pressão for diferente de 100  kPa , tal como a entropia de uma gás é proporcional à sua pressão (ou, mais precisamente, a sua fugacidade ): as entropias de líquidos variam pouco com pressão, como a compressibilidade de um líquido é pequena.

Estas duas definições são equivalentes: o ponto de ebulição é a temperatura a que o aumento da entropia da fase gasosa supera as forças intermoleculares. Como uma dada quantidade de matéria sempre tem uma entropia mais elevada na fase gasosa do que numa fase condensada ( é sempre positivo), e a partir de

,

a energia livre de Gibbs mudança diminui com o aumento da temperatura: gases são favorecida a temperaturas mais elevadas, como é observado na prática.

entalpia de vaporização de soluções de electrólitos

Estimativa da entalpia de vaporização de soluções electrolíticas podem ser simplesmente efectuada por meio de equações com base nos modelos termodinâmicos químicos, tais como o modelo de Pitzer ou modelo TCPC.

valores selecionados

elementos

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
grupo  →
↓  Período
1 H 0,44936 ele 0,0845
2 Li 145.92 Seja 292,40 B 489,7 C 355,8 N 2,7928 O 3,4099 F 3,2698 Ne 1,7326
3 Na 96,96 mg 127,4 al 293,4 Si 300 P 12,129 S 1,7175 Cl 10,2 Ar 6,447
4 K 79,87 Ca 153,6 Sc 314,2 Ti 421 V 452 Cr 344,3 Mn 226 Fe 349,6 co 376,5 Ni 370,4 Cu 300,3 Zn 115,3 Ga 258,7 Ge 330,9 como 34.76 Se 26,3 Br 15,438 kr 9.029
5 Rb 72,216 Sr 144 Y 363 zr 581,6 Nb 696,6 Mo 598 Tc 660 ru 595 Rh 493 Pd 357 Ag 250,58 Cd 100 em 231,5 Sn 295,8 Sb 77,14 te 52.55 Eu 20,752 Xe 12,636
6 Cs 67,74 Ba 142 um asterisco hf 575 Ta 743 W 824 re 715 Os 627,6 Ir 604 Pt 510 Au 334,4 Hg 59,229 Tl 164,1 Pb 177,7 bi 104,8 Po 60,1 no 27,2 Rn 16,4
7 Fr n / a ra 37 2 asteriscos Rf n / a Db n / a Sg n / a Bh n / a Hs n / a Mt n / a Ds n / a Rg n / a Cn n / a NH n / a Fl n / a Mc n / a Lv n / a Ts n / a Og n / a
 
um asterisco La 414 Ce 414 Pr n / a ND N / A Pm n / a Sm n / a Ue n / a Gd n / a Tb n / a Dy n / a Ho n / a Er n / a Tm n / a Yb n / a Lu n / a
2 asteriscos Ac n / a th 514,4 Pa n / a L n / a Np n / a Pu n / a Am n / a Cm n / a Bk n / a Cf n / a Es n / a Fm n / a Md n / a Sem n / a Lr n / a
 
Entalpia em kJ / mol, medida pelos seus respectivos pontos de ebulição normais
0-10 kJ / mol 10-100 kJ / mol 100-300 kJ / mol > 300 kJ / mol

A vaporização de metais é um passo chave na síntese de vapor de metal , que explora a reactividade aumentada de átomos de metal ou de pequenas partículas em relação aos elementos a granel.

Outras substâncias comuns

Entalpias de vaporização de substâncias comuns, mensurados pelos seus respectivos pontos de padrão de ebulição:

Composto Ponto de ebulição à pressão normal Calor de vaporização
( J mol -1 )
Calor de vaporização
(J g -1 )
Acetona 329 K, 56 ° C, 133 ° F 31300 538,9
Alumínio 2792 K, 2519 ° C, 4566 ° F 294000 10500
Amônia 240 K, -33,34 ° C, -28 ° F 23350 1371
gás butano 272-274 K, -1 ° C, 30-34 ° F 21000 320
éter dietílico 307,8 K, 34,6 ° C, 94,3 ° F 26170 353,1
Etanol 352 K, 78,37 ° C, 173 ° F 38600 841
hidrogênio 20,271 K, -252,879 ° C, -423,182 ° F 460 451,9
Ferro 3134 K, 2862 ° C, 5182 ° F 340000 6090
Álcool isopropílico 356 K, 82,6 ° C, 181 ° F 44000 732.2
Metano 112 K, -161 ° C, -259 ° F 8170 480,6
Metanol 338 K, 64,7 ° C, 148 ° F 35200 1104
Propano 231 K, -42 ° C, -44 ° F 15700 356
fosfina 185 K, -87,7 ° C, -126 ° F 14600 429,4
agua 373,15 K, 100 ° C, 212 ° F 40660 2257

Veja também

Referências