ENEM 2016 - Pressão máxima de vapor - PMV

A pressão máxima de vapor, ou simplesmente pressão de vapor, é a pressão exercida pelo vapor quando ele está em equilíbrio com a fase líquida em uma temperatura constante.

Por exemplo, imagine três frascos abertos, um contendo acetona, outro contendo água, e outro, óleo. Depois de um dia, será que o volume dos líquidos permanecerá igual? Pelas suas experiências diárias, você deve concluir que não, pois a acetona evapora bem mais rápido que a água, isto é, ela é a mais volátil, enquanto o óleo é o líquido menos volátil dos três.

Volatilidade de acetona, água e óleo

Isso mostra que a quantidade de moléculas de cada líquido que passa para o estado de vapor é diferente. Agora, se o recipiente estiver fechado, parecerá que, com o passar do tempo, não houve evaporação do líquido, porque o volume permanecerá constante. Na realidade, o que acontece é que as moléculas que passam para o estado de vapor são aquelas que estão na superfície do líquido e, ao mesmo tempo, as moléculas na fase de vapor fazem o processo inverso, ou seja, voltam para o estado líquido.

Recipientes fechados com água líquida também possuem vapor de água

Assim, chega um momento em que a quantidade de moléculas que passam para o estado de vapor é é igual à quantidade de moléculas que passam para o estado líquido, atingindo o equilíbrio mencionado acima. Esse equilíbrio é dinâmico em nível microscópico, por isso vemos o volume constante e achamos que não há evaporação.

Depois que o equilíbrio é atingido, não há como mais moléculas passarem para o estado de vapor sem que outras passem para o estado líquido, ou seja, no equilíbrio, atinge-se o ponto máximo do vapor e é nesse ponto que há a pressão máxima de vapor.

Ilustração de equilíbrio entre fases gasosa e líquida em recipiente fechado

Se fecharmos os três recipientes mencionados e acoplarmos um manômetro (equipamento que mede a pressão de vapor), comprovaremos que há sim a pressão de vapor sobre a superfície do líquido. Mas o valor dessas pressões constatado em cada manômetro será diferente: a 20ºC, a pressão de vapor da acetona é a maior, sendo igual a 184 mmHg; a pressão de vapor da água é igual a 17,5 mmHg, e a do óleo é menor que 0,5 mmHg.

Diferentes valores de pressão de vapor medidos em manômetro

Esse fenômeno ocorre porque a acetona possui mais moléculas no estado de vapor, por isso, a pressão exercida por elas será maior do que a exercida pelas moléculas da água ou do óleo.

A pressão máxima de vapor depende de dois fatores, e um já foi mencionado: a natureza do reagente, ou seja, a pressão de vapor varia de uma substância para outra. Isso acontece porque quanto mais fortes forem as interações intermoleculares, mais difícil será para a molécula desprender-se e passar para o estado de vapor.

O outro fator que interfere na pressão de vapor é a temperatura. Quanto maior a temperatura, maior será a pressão de vapor, porque a elevação da temperatura favorece a evaporação do líquido.

Isso explica o fenômeno da ebulição. Quando aquecemos o recipiente que contém um líquido, formam-se bolhas de ar no fundo dele. A pressão de vapor dentro dessas bolhas inicialmente é menor que a pressão atmosférica, mas quanto mais aumentamos a temperatura, mais a pressão de vapor dentro das bolhas aumenta, até que se torne igual à pressão atmosférica ou até maior, o que faz com que as bolhas subam para a superfície e o vapor seja liberado.

Podemos concluir então que o ponto de ebulição, isto é, a temperatura em que o líquido ferve, é aquele em que a pressão de vapor iguala-se à pressão atmosférica exercida sobre a superfície.

Mas será que os sólidos também possuem pressão de vapor?

A maioria dos sólidos praticamente não possui pressão de vapor, mas existem alguns casos de sólidos que sublimam (passam do estado sólido para o gasoso diretamente, sem passar pelo estado líquido), como o iodo, a naftalina e o gelo-seco. Esses exemplos são sólidos que possuem pressão de vapor.

Iodo, naftalina e gelo-seco são exemplos de sólidos que possuem pressão de vapor

Existem também alguns fatores que não interferem na pressão máxima de vapor de um líquido. Dentre eles, podemos destacar:

* Volume do recipiente que contém o líquido;
* A massa do líquido ou do sólido;
* A superfície de contato entre a fase líquida e a fase gasosa.