Regla de Trouton

En termodinàmica, la regla de Trouton establix que l'entropía de vaporisació (molar) té casi el mateix valor, aproximadament 85-88 J/(K·mol), per a varis tipos de líquits en les seues punts d'ebullició.^[1] La entropía de vaporisació es definix com la relació entre l'entalpia de vaporisació i la temperatura d'ebullició. Du el nom de Frederick Thomas Trouton.

S'expressa en funció de la constant dels gasos ideals $R$ :

Δ {\bar{S}}_{vap} \approx 10.5 R .

Una forma similar d'expressar esta equació ("la relació de Trouton") és que el calor latent està conectat al punt d'ebullició aproximadament com

\frac{L_{vap}}{T_{ebullic}} \approx 85 - 88 \frac{J}{K \cdot mol} .

La regla de Trouton es pot explicar utilisant la definició d'entropía de Boltzmann com el canvi relatiu en el volum lliure (és dir, l'espai disponible per al moviment) entre el líquit i la fase vaporizada.^[2]^[3] És vàlit per a molts líquits; per eixemple, l'entropía de vaporisació del tolueno és 87,30 J/(K·mol), el de benceno és de 89,45 J/(K·mol) i el del cloroform és 87,92 J/(K·mol)). Per la seua simplicitat, la regla s'utilisa per a estimar l'entalpia de vaporisació de líquits els punts dels quals d'ebullició es coneixen.

La regla, no obstant, té algunes excepcions. Per eixemple, les entropía de vaporisació del aigua, del etanol, del àcit fórmico i del fluorur d'hidrogen estan llunt dels valors prevists. La entropía de vaporisació de el Plantilla:Chem2 en el seu punt d'ebullició té el valor extraordinàriament alt de 136,9 J/(K·mol).^[4] La característica d'aquells líquits als que no se'ls pot aplicar la regla de Trouton és la seua especial interacció entre molècules, com l'existència de ponts d'hidrogen. La entropía de vaporisació de l'aigua i de l'etanol mostra una desviació positiva de la regla, que es deu a que els enllaços d'hidrogen en la fase líquida disminuïxen la entropía de la fase. Pel contrari, la entropía de vaporisació de l'àcit fórmico té una desviació negativa. Este fet indica l'existència d'una estructura ordenada en la fase gaseosa. Se sap que l'àcit fórmico posseïx una estructura dimérica inclús en fase gaseosa. La desviació negativa també pot donar-se com a resultat d'una chicoteta entropía en la fase gaseosa per una baixa població d'estats rotacionales excitats en la fase gaseosa, particularment en molècules chicotetes com el metà (en un moment d'inèrcia chicotet $I$ que dona lloc a una constant de rotació $B$ gran), en els corresponents nivells d'energia rotacional àmpliament separats i, segons la distribució de Maxwell-Boltzmann, una chicoteta població d'estats rotacionales excitats i, per lo tant, una entropía rotacional baixa. La validea de la regla de Trouton es pot aumentar considerant que:

Δ {\bar{S}}_{vap} \approx 4.5 R + R \ln T .

Ací, si $T = 400 K$ , el costat dret de l'equació és igual a $10.5 R$ i apareix la formulació original de la regla de Trouton.

Llectures adicionals

Trouton, Frederick (1884). “On Molecular Latent Heat”. Philosophical Magazine 18 (110): 54–57. doi:10.1080/14786448408627563. - Publicació de la regla de Trouton
Atkins, Peter (1978). Química Física Oxford University Press ISBN 0-7167-3539-3

Referències

↑ Compare 85 J/(K·mol) in David Warren Ball (2002-08-20). Physical Chemistry. ISBN 9780534266585. and 88 J/(K·mol) in (2009-01-27) Chemistry: Principles and Practice. ISBN 9780534420123.
↑ “The statistical-mechanical basis of Trouton's rule” (1957). J. Chem. Educ. 34 (9). doi:10.1021/ed034p460. Bibcode: 1957JChEd..34..460M.
↑ “Applying Boltzmann's definition of entropy” (1998). European Journal of Physics 19 (4): 371–377. doi:10.1088/0143-0807/19/4/009. ISSN 0143-0807. Bibcode: 1998EJPh...19..371S.
↑ (2005) R. Bruce King (ed.). Encyclopedia of Inorganic Chemistry, 2nd edició, Wiley. ISBN 978-0-470-86078-6.

Este artícul conté una traducció derivada de «Regla de Trouton» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.

[1] Compare 85 J/(K·mol) in David Warren Ball (2002-08-20). Physical Chemistry. ISBN 9780534266585. and 88 J/(K·mol) in (2009-01-27) Chemistry: Principles and Practice. ISBN 9780534420123.

[2] “The statistical-mechanical basis of Trouton's rule” (1957). J. Chem. Educ. 34 (9). doi:10.1021/ed034p460. Bibcode: 1957JChEd..34..460M.

[ShutlerCheah1998-3] “Applying Boltzmann's definition of entropy” (1998). European Journal of Physics 19 (4): 371–377. doi:10.1088/0143-0807/19/4/009. ISSN 0143-0807. Bibcode: 1998EJPh...19..371S.

[4] (2005) R. Bruce King (ed.). Encyclopedia of Inorganic Chemistry, 2nd edició, Wiley. ISBN 978-0-470-86078-6.

[1]

[2]

[3]

[4]