Pressão Máxima de Vapor

1. O que é Pressão Máxima de Vapor (PMV)?

Você já percebeu que, quando deixamos um copo com água em cima da mesa por alguns dias, o nível da água diminui?

Isso acontece porque a água evapora lentamente, mesmo sem ferver.

Mas, se colocarmos essa mesma água em um recipiente fechado, ela não vai evaporar até sumir, chega uma hora que a evaporação para. Por quê?

Porque dentro desse recipiente fechado acontece um fenômeno muito importante chamado Pressão Máxima de Vapor (PMV).

Vamos entender isso passo a passo.

Imagine que temos um recipiente fechado contendo apenas água líquida. No começo, só há água ali dentro, sem vapor.

Mas as moléculas da água estão sempre em movimento e, de tempos em tempos, algumas dessas moléculas ganham energia suficiente para escapar da superfície do líquido e se transformar em vapor.

Esse processo é chamado de vaporização.

Agora que temos algumas moléculas de água no estado gasoso dentro do recipiente, outra coisa começa a acontecer.

Algumas dessas moléculas que viraram vapor começam a perder energia ao colidir com as paredes do recipiente e com as próprias moléculas de vapor.

Isso faz com que elas retornem ao estado líquido, no processo chamado de condensação.

Aqui começa uma guerra molecular: enquanto as moléculas de água querem virar vapor, as moléculas de vapor querem virar água. 

Obviamente, não são todas as moléculas que querem fazer isso. Além disso, dentre as que querem, não são todas que conseguem se transformar.

No começo, a evaporação é mais intensa do que a condensação, pois há mais moléculas líquidas do que gasosas.

Mas, à medida que mais vapor se acumula dentro do recipiente, a quantidade de moléculas que retornam para o estado líquido vai aumentando gradativamente.

Com o tempo, chegamos a um ponto onde a quantidade de moléculas que evaporam é igual à quantidade de moléculas que condensam.

Esse momento marca o equilíbrio dinâmico entre os dois estados físicos.

No momento de equilíbrio, a pressão exercida pelo vapor sobre as paredes do recipiente e sobre o líquido é chamada de Pressão Máxima de Vapor (PMV).

Porém, aqui vai o maior "CUIDADO!" de todo o assunto de propriedades coligativas.

A pressão máxima de vapor (PMV) de um líquido pode ser interpretada também como a tendência do líquido em passar para a fase gasosa. 

Isso significa que a PMV não é como se fosse uma seta para baixo o tempo todo, indicando a força que o vapor está fazendo sobre o líquido.

A PMV é a pressão que existe dentro do recipiente gerada pelo equilíbrio entre as duas forças: a que o líquido faz para sair e a que o vapor faz para voltar. 

Ou seja, a depender do que estamos analisando, podemos representar a PMV de duas formas:

• Seta para cima (vaporização) → representa a força com que o líquido tenta virar gás.
• Seta para baixo (condensação) → representa a força com que o vapor tenta voltar ao estado líquido.

É só você raciocinar, isso é Terceira Lei de Newton, ação e reação. São duas forças de mesmo módulo, sentidos opostos e atuando em "objetos" diferentes.

É óbvio que elas representam a mesma coisa. Porém, isso só se torna óbvio depois que você se toca disso. Muitas vezes, o óbvio precisa ser dito. 

2. Como a Temperatura e as Forças Intermoleculares afetam a PMV?

Agora que entendemos o conceito de PMV, precisamos saber o que pode aumentar ou diminuir esse valor.

Se a PMV é a tendência do líquido de virar vapor, significa que a PMV mede o quão volátil o líquido é.

Quanto maior a PMV, maior a tendência do líquido virar vapor, então maior a sua volatilidade. 

Por fim, quanto mais volátil um líquido é, mais fácil ele vira vapor, então menor é o seu ponto de ebulição. Lembra disso?

Maior PMV → Maior volatilidade → Menor PE

Sabendo disso, podemos dizer que dois fatores principais afetam a PMV de um líquido: a temperatura e as suas forças intermoleculares.

🔹 Temperatura:

Quanto maior a temperatura do líquido, maior será sua PMV.

Isso acontece porque o aumento da temperatura dá mais energia cinética para as moléculas, permitindo que mais delas escapem para o estado gasoso.

Se mais moléculas líquidas viram vapor, a pressão que o vapor exerce se torna maior.

🔹 Forças Intermoleculares:

Em Ligações Químicas, eu expliquei para você que sempre que você pensar em ponto de ebulição, você deve pensar em forças intermoleculares, lembra?

Logo, podemos concluir que: 

Maior PE → Maior a força intermolecular → Menor a  PMV

Se as moléculas de um líquido interagem fortemente entre si, fica mais difícil para elas escaparem para o estado gasoso.

Isso significa que líquidos com fortes forças intermoleculares têm baixa PMV, pois evaporam menos.

Vou te lembrar dos cinco critérios que usamos para associar forças intermoleculares com PE, para conseguirmos analisar a PMV de um líquido:

1️ Massa Molar 

O que é mais fácil separar: dois adultos de 100 Kg se abraçando ou duas crianças de 15 Kg se abraçando? 

Quanto maior o peso, mais fortes são suas ligações, mais difícil de separar, maior o PE.

Logo, quanto maior a massa molar, menor a PMV. 

2️ Superfície de Contato 

O que é mais fácil separar: duas pessoas de mãos dadas ou duas pessoas abraçadas?

Quanto maior o contato entre duas moléculas, mais fortes são suas ligações, mais difícil de separar, maior o PE.

Logo, quanto maior a superfície de contato, menor a PMV.

3️ Polaridade e Ligações Intermoleculares propriamente ditas

Quanto mais polar for uma substância ou quanto mais forte for a ligação intermolecular entre elas, mais difícil de separa, maior o PE.

Lembrando: Dipolo Induzido < Dipolo Permanente < Ligação de Hidrogênio < Íon-Dipolo.

Logo, quanto mais polar (mais forte a ligação intermolecular), menor a PMV.

4️ Simetria

Quanto mais simétrica uma molécula for, mais APOLAR ela será, ou seja, menor será seu PE.

Logo, quanto mais simétrica a molécula for, maior a PMV.

5️ Exceção da Ligação de Hidrogênio Intramolecular 

Pense em uma pessoa que tinha muitos amigos, mas decidiu focar toda a sua atenção em uma única amizade.

Ela perdeu contato com o resto do mundo, e suas conexões externas ficaram enfraquecidas.

Quando a molécula faz uma ligação de hidrogênio intramolecular, ela fortalece as ligações intra, mas enfraquece as ligações intermoleculares.

Se ligações intermoleculares enfraquecidas, PE se torna menor. 

Logo, quanto mais ligações de hidrogênio intramoleculares, maior a PMV. 

3. Relação entre PMV e Ponto de Ebulição

Agora que já entendemos o que influencia a PMV, vamos ver como ela se relaciona com o ponto de ebulição de um líquido.

Um líquido entra em ebulição quando sua PMV se iguala à pressão atmosférica. Nesse cenário, estamos avaliando a PMV como uma seta para cima, pois estamos observando a força que o líquido faz para escapar para o estado gasoso.

Essa seta para cima sempre perde a briga para uma seta gigantesca que existe para baixo: a pressão externa do ambiente (geralmente, a atmosférica).

Conforme a temperatura aumenta, mais moléculas de líquido ganham energia suficiente para superar as atrações intermoleculares e se transformar em vapor.

No momento em que a PMV se torna igual à pressão atmosférica (ou qualquer outra pressão externa que esteja sendo exercida sobre o sistema),

não há mais nenhuma força impedindo essas moléculas de escaparem.

Isso significa que a vaporizacão se torna intensa e ocorre a formação de bolhas de vapor no interior do líquido, caracterizando o processo de ebulição.

Se a pressão atmosférica for alta, o líquido precisa de mais energia para ferver. Se a pressão atmosférica for baixa, o líquido ferve mais rápido.

📌 Panela de Pressão

A vantagem da panela de pressão é em criar um sistema em que a pressão encontra-se maior do que a pressão atmosférica normal.

Como a pressão é maior, a água precisa atingir uma PMV maior para ferver.

Para atingir essa PMV maior, a água dentro da panela precisa atingir temperaturas maiores.

Isso faz com que a água ferva em temperaturas acima de 100 °C, cozinhando os alimentos mais rápido! 

📌 Cozinhando em Altitudes Elevadas

É mais rápido cozinhar um ovo em uma praia do Rio de Janeiro ou no Monte Everest?

Em locais de maior altitude, a pressão atmosférica é menor, porque o ar é mais rarefeito.

Como a pressão externa é menor, a PMV que a água precisa atingir para ferver é menor.

Sendo assim, ela precisa de temperaturas menores que 100 °C para atingir essa PMV e ferver, cozinhando os alimentos de maneira mais lenta!!!

Quanto maior for a temperatura da água fervendo, mais rápido será o cozimento de um alimento.