Pressione del vapore

In un sistema chiuso, all'equilibrio vapore-liquido, condensazione e vaporizzazione avvengono alla stessa velocità, senza variazione netta delle masse nelle due fasi. La pressione parziale esercitata dalla fase gassosa in equilibrio dinamico con il proprio liquido è chiamata tensione di vapore. Più molecole ci sono nella fase vapore, maggiore sarà la tensione di vapore.

Pertanto, la pressione del vapore è un riflesso della tendenza delle molecole liquide a sfuggire alla fase vapore a una data temperatura. È una quantità misurabile, governata da forze intermolecolari. La volatilità descrive qualitativamente questa tendenza, sulla base delle pressioni di vapore dei liquidi mantenuti nelle stesse condizioni.

Per esempio, confrontate l'esano e l'acqua alla stessa temperatura. Poiché l'esano mostra deboli forze di dispersione e l'acqua mostra forti legami idrogeno, l'esano vaporizza più facilmente dell'acqua. In un sistema chiuso in equilibrio, l'esano ha una pressione di vapore più alta dell'acqua:l'esano è volatile, mentre l'acqua non è volatile.

La distribuzione delle energie termiche nella fase liquida è funzione della temperatura. Il riscaldamento di un liquido ne aumenta la temperatura, indicando che le molecole hanno energie termiche più elevate;il che porta a una maggiore velocità di vaporizzazione e una maggiore pressione di vapore. Quando la pressione del vapore è uguale alla pressione esterna, il liquido inizia a bollire e la temperatura alla quale ciò accade è detta punto di ebollizione del liquido.

Il normale punto di ebollizione di un liquido è la temperatura alla quale la tensione di vapore del liquido è pari a 1 atm. Tuttavia, a una pressione esterna diversa, il liquido bollirà a una temperatura diversa dal suo normale punto di ebollizione. Per esempio, sul livello del mare, dove la pressione atmosferica è di 1 atm, l'acqua bolle a 100 gradi Celsius.

A un'altitudine maggiore dove la pressione atmosferica è inferiore a 1 atm la fase vapore richiede meno molecole per eguagliare la pressione esterna inferiore. Questo spiega perché l'acqua bollirà a una temperatura inferiore. In una pentola a pressione, la pressione esterna più alta richiede più molecole in fase vapore, pertanto l'acqua deve essere a una temperatura più alta, per bollire.