Regra de Trouton - Trouton's rule

Entalpias de fusão e ebulição para elementos puros versus temperaturas de transição, demonstrando a regra de Trouton

A regra de Trouton afirma que a entropia de vaporização é quase o mesmo valor, cerca de 85-88 J / (K · mol), para vários tipos de líquidos em seus pontos de ebulição . A entropia de vaporização é definida como a razão entre a entalpia de vaporização e a temperatura de ebulição. Tem o nome de Frederick Thomas Trouton .

Pode ser expresso como uma função da constante de gás R :

${\ displaystyle \ Delta {\ bar {S}} _ {\ text {vap}} \ aproximadamente 10.5R.}$

Uma maneira semelhante de afirmar isso ( proporção de Trouton ) é que o calor latente está conectado ao ponto de ebulição aproximadamente como

${\ displaystyle {\ frac {L _ {\ text {vap}}} {T _ {\ text {boiling}}}} \ approx 85 {-} 88 \ {\ frac {\ text {J}} {{\ text { K}} \ cdot {\ text {mol}}}}.}$

A regra de Trouton pode ser explicada usando a definição de Boltzmann de entropia para a mudança relativa no volume livre (isto é, espaço disponível para movimento) entre as fases líquida e vapor. É válido para muitos líquidos; por exemplo, a entropia de vaporização do tolueno é 87,30 J / (K · mol), a do benzeno é 89,45 J / (K · mol) e a do clorofórmio é 87,92 J / (K · mol). Por sua conveniência, a regra é utilizada para estimar a entalpia de vaporização de líquidos cujos pontos de ebulição são conhecidos.

A regra, entretanto, tem algumas exceções. Por exemplo, as entropias de vaporização de água , etanol , ácido fórmico e fluoreto de hidrogênio estão longe dos valores previstos. A entropia de vaporização do XeF ₆ em seu ponto de ebulição tem o valor extraordinariamente alto de 136,9 J / (K · mol). A característica daqueles líquidos aos quais a regra de Trouton não pode ser aplicada é sua interação especial entre moléculas, como ligações de hidrogênio . A entropia de vaporização da água e do etanol mostra um desvio positivo da regra; isso ocorre porque a ligação de hidrogênio na fase líquida diminui a entropia da fase. Em contraste, a entropia de vaporização do ácido fórmico tem desvio negativo. Esse fato indica a existência de uma estrutura ordenada na fase gasosa; sabe-se que o ácido fórmico forma uma estrutura de dímero , mesmo na fase gasosa. O desvio negativo também pode ocorrer como resultado de uma pequena entropia de fase gasosa devido a uma baixa população de estados rotacionais excitados na fase gasosa, particularmente em moléculas pequenas como o metano - um pequeno momento de inércia I dando origem a uma grande constante de rotação B , com níveis de energia rotacional correspondentemente amplamente separados e, de acordo com a distribuição de Maxwell-Boltzmann , uma pequena população de estados rotacionais excitados e, portanto, uma entropia rotacional baixa. A validade da regra de Trouton pode ser aumentada considerando

${\ displaystyle \ Delta {\ bar {S}} _ {\ text {vap}} \ approx 4.5R + R \ ln T.}$

Aqui, se T = 400 K, o lado direito da equação é igual a 10,5 R, e encontramos a formulação original para a regra de Trouton.

Veja também

• Frederick Thomas Trouton

Referências

Leitura adicional

• Trouton, Frederick (1884). "On Molecular Latent Heat" . Revista Filosófica . 18 (110): 54–57. doi : 10.1080 / 14786448408627563 . - Publicação da regra de Trouton
• Atkins, Peter (1978). Química Física Oxford University Press ISBN  0-7167-3539-3