Uma solução foi preparada pela mistura de quantidades iguais de tetracloreto de carbono, CClX4\ce{CCl4}, e benzeno, CX6HX6\ce{C6H6} em 25 °C\pu{25 \degree C}.

  1. Determine a pressão de vapor da solução.

  2. Determine a fração de benzeno no vapor.

DadosCX6HX6(l)\ce{C6H6(l)}CX6HX6(g)\ce{C6H6(g)}CClX4(l)\ce{CCl4(l)}CClX4(g)\ce{CCl4(g)}
ΔGf/kJmol\Delta G^\circ_\mathsf{f}/\pu{kJ//mol}124\pu{124}129\pu{129}65\pu{-65}61\pu{-61}
Gabarito
Gabarito
Etapa 1.Calcule as energias livres de vaporização.

Para as reações de vaporização de cada componente, CClX4(l)CClX4(g)ΔG1=61 kJmol(65 kJmol)=4 kJmolCX6HX6(l)CX6HX6(g)ΔG2=129 kJmol124 kJmol=5 kJmol \begin{aligned} \ce{ CCl4(l) &-> CCl4(g) } &&\Delta G_1 = \pu{-61 kJ//mol} - (\pu{-65 kJ//mol}) = \pu{4 kJ//mol} \\ \ce{ C6H6(l) &-> C6H6(g) } &&\Delta G_2 = \pu{129 kJ//mol} - \pu{124 kJ//mol} = \pu{5 kJ//mol} \end{aligned}

Etapa 2.Calcule as pressões de vapor puras.

De ΔG=RTln(P/P)\Delta G = -RT \ln(P^\star/P^\circ) com P=760 TorrP^\circ = \pu{760 Torr}, PCClX4=760 Torr×eΔG1/RT=760 Torr×e4000/(8,314×298)150 TorrPCX6HX6=760 Torr×eΔG2/RT=760 Torr×e5000/(8,314×298)100 Torr \begin{aligned} P_{\ce{CCl4}}^\star &= \pu{760 Torr} \times e^{-\Delta G_1/RT} = \pu{760 Torr} \times e^{-4000/(8{,}314 \times 298)} \approx \pu{150 Torr} \\ P_{\ce{C6H6}}^\star &= \pu{760 Torr} \times e^{-\Delta G_2/RT} = \pu{760 Torr} \times e^{-5000/(8{,}314 \times 298)} \approx \pu{100 Torr} \end{aligned}

Etapa 3.(a) Calcule a pressão de vapor total da solução.

Como as quantidades são iguais, xCClX4=xCX6HX6=0,5x_{\ce{CCl4}} = x_{\ce{C6H6}} = \pu{0,5}. De Ptotal=xCClX4PCClX4+xCX6HX6PCX6HX6P_\text{total} = x_{\ce{CCl4}} P_{\ce{CCl4}}^\star + x_{\ce{C6H6}} P_{\ce{C6H6}}^\star, Ptotal=0,5×150 Torr+0,5×100 Torr=125 Torr P_\text{total} = \pu{0,5} \times \pu{150 Torr} + \pu{0,5} \times \pu{100 Torr} = \boxed{ \pu{125 Torr} }

Etapa 4.(b) Calcule a fração molar de benzeno no vapor.

De yCX6HX6=PCX6HX6/Ptotaly_{\ce{C6H6}} = P_{\ce{C6H6}}/P_\text{total}, yCX6HX6=0,5×100 Torr125 Torr=0,4 y_{\ce{C6H6}} = \dfrac{ \pu{0,5} \times \pu{100 Torr} }{ \pu{125 Torr} } = \boxed{ \pu{0,4} }