Qual e a relação entre a pressão atmosférica e a pressão de vapor?

Imagine uma pequena poça de água. Com o tempo, as moléculas de água que estão na superfície começarão a evaporar e isso continuará até que todo o líquido passe para o estado de vapor.

Agora considere uma garrafa fechada com água até a sua metade. Mesmo depois de muitas horas, observamos que o volume de água dentro da garrafa não se modifica. Será então que em sistemas fechados como esse não ocorre a evaporação como ocorre em um sistema aberto?

Na verdade, ocorre sim, pois a evaporação é quando eventualmente as moléculas da superfície atingem uma energia cinética suficiente para romper as ligações intermoleculares (ligações de hidrogênio) e desprendem-se, escapando para fora do líquido e tornando-se vapor. Dentro da garrafa isso acontece com as moléculas de água da superfície.

Entretanto, chega-se a um momento em que esse vapor atinge uma saturação, ou seja, um ponto máximo em que não é mais possível comportar mais moléculas no estado de vapor. Assim, algumas moléculas começam a passar pelo processo inverso, que é a liquefação, retornando para a massa líquida.

Desse modo, atinge-se um equilíbrio dinâmico, por isso, se uma molécula passa para o estado de vapor, imediatamente outra molécula passa para o estado líquido. Como esse fenômeno ocorre sem parar e como não conseguimos ver as moléculas de água, parece-nos que o sistema está parado. Mas, na verdade, o volume não se modifica porque a quantidade de líquido que evapora é a mesma quantidade de vapor que se condensa.

O vapor dentro de um sistema fechado, como nessa garrafa tampada, exerce uma pressão sobre a superfície do líquido. Assim, a máxima quantidade de vapor possível exerce a pressão máxima de vapor.

Essa pressão máxima de vapor varia de líquido para líquido e também de acordo com a temperatura. A pressão máxima de vapor da água, por exemplo, é bem menor que a pressão máxima de vapor do éter em uma mesma temperatura. Isso ocorre porque as interações intermoleculares do éter são bem mais fracas que as que existem entre as moléculas de água. Sendo assim, é mais fácil romper as interações entre as moléculas do éter.

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Isso nos mostra que quanto maior a pressão máxima de vapor de um líquido, mais volátil ele é. É por isso que se colocarmos água e éter em dois copos separados, depois de um tempo veremos que o volume do éter diminuiu muito mais do que o da água, pois ele é mais volátil.

Agora vamos falar da influência da temperatura sobre a pressão máxima de vapor de um líquido. Em uma temperatura de 20ºC, a pressão máxima de vapor da água é igual a 17,535 mmHg; a 50 ºC, ela passa para 98,51 mmHg; já a 100ºC, é de 760 mmHg.

Isso nos mostra que a pressão máxima de vapor é proporcional à variação da temperatura e inversamente proporcional à intensidade das interações intermoleculares.

Outro fator interessante é que, em 100ºC, a pressão máxima de vapor da água é igual à pressão atmosférica, isto é, 760 mmHg ou 1 atm (ao nível do mar). É por isso que a água ferve nessa temperatura, pois o vapor consegue vencer a pressão exercida na superfície do líquido pelos gases do ar atmosférico.

Outro ponto importante é que se adicionarmos um soluto não volátil a um líquido, a sua pressão máxima de vapor diminuirá em virtude das interações entre as partículas do soluto e as moléculas de água. Essa é uma propriedade coligativa chamada tonoscopia ou tonometria. Veja mais sobre isso nos artigos relacionados mais abaixo.

Se deixarmos um líquido em um recipiente, com o passar do tempo veremos que seu volume diminui, mesmo que não seja visível a olho nu. Uma particularidade que podemos observar nos líquidos em repouso é que as partículas que os compõem possuem mobilidade considerável, com isso elas conseguem vencer as forças de atração e assim passam para o estado gasoso. Esse processo ocorre em qualquer temperatura abaixo da temperatura de ebulição do líquido e é denominado evaporação.

Podemos definir a evaporação como sendo um processo no qual as partículas deixam a superfície do líquido passando para o estado gasoso.

Um fato interessante que devemos ressaltar é que as mesmas partículas que deixaram o líquido penetram nele voltando para o estado inicial – no caso, o estado líquido, como mostra a figura acima. Temos que lembrar que esses dois processos citados acontecem ao mesmo tempo, e sempre o equilíbrio é atingido, fazendo com que as duas fases coexistam. Assim, podemos dizer que quanto maior for a temperatura do líquido, maior também será a movimentação de suas partículas e com isto um maior número delas deixará o líquido.

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A pressão de vapor nada mais é do que a pressão que as partículas que deixaram o líquido exercem sobre a superfície do líquido, ou melhor, do recipiente. É importante ressaltar que o processo pode ocorrer ao inverso, ou seja, quando a temperatura do líquido diminuir, parte das moléculas do gás pode retornar ao estado líquido.

Podemos definir a pressão de vapor de equilíbrio como sendo aquela em que as fases gasosa e líquida coexistem em equilíbrio. A evaporação ocorre sob qualquer condição de temperatura, mas a quantidade de gás formado depende da temperatura. A pressão de vapor depende da temperatura.

Qual a relação entre a pressão atmosférica e a pressão do vapor?

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