Volatilidade

 Nota: se procura pelo termo empregado no mercado financeiro, veja volatilidade (finanças).

Em ciências como a química e a física, a volatilidade é uma grandeza que está relacionada à facilidade da substância de passar do estado líquido ao estado de vapor ou gasoso. Essa facilidade depende do referencial; por isso, a volatilidade é sempre relativa: leva em conta duas substâncias, sendo uma delas a substância referência.[1]

A volatilidade relativa entre uma substância A e uma substância B é definida da seguinte forma:

α A B = y A e / x A e y B e / x B e {\displaystyle \alpha _{AB}={y_{Ae}/x_{Ae} \over y_{Be}/x_{Be}}}   [1]

Onde:

αAB volatilidade relativa entre A e B
yAe,yBe frações molares de A e B, respectivamente, na fase vapor em equilíbrio com a fase líquida
xAe,xBe frações molares de A e B, respectivamente, na fase líquida em equilíbrio com a fase vapor

Volatilidade relativa abaixo de um (αAB < 1) indica que B é mais volátil que A; caso contrário, se a volatilidade relativa é maior que um (αAB > 1), A é mais volátil que B.

Caso a fase líquida seja uma mistura ideal, pode-se admitir a lei de Raoult como válida:

p A = P A s a t x A {\displaystyle p_{A}=P_{A}^{sat}x_{A}}   [2]
p B = P B s a t x B {\displaystyle p_{B}=P_{B}^{sat}x_{B}}   [3]

Onde:

pA, pB pressões parciais de A e B, respectivamente
PAsat,PBsat pressões de vapor de A e B, respectivamente
xA,xB frações molares de A e B, respectivamente, na fase líquida

Se a fase vapor for um gás ideal, vale a lei de Dalton:

y A = p A P {\displaystyle y_{A}={p_{A} \over P}}   [4]
y B = p B P {\displaystyle y_{B}={p_{B} \over P}}   [5]

Onde:

yA, yB frações molares de A e B, respectivamente, na fase vapor
P pressão total do sistema

Substituindo [2] em [4] e [3] em [5], ficamos com:

y A = P A s a t x A P {\displaystyle y_{A}={P_{A}^{sat}x_{A} \over P}}
y B = P B s a t x B P {\displaystyle y_{B}={P_{B}^{sat}x_{B} \over P}}

Substituindo as duas equações anteriores em [1], obtemos:

α A B = P A s a t P B s a t {\displaystyle \alpha _{AB}={P_{A}^{sat} \over P_{B}^{sat}}}

Ou seja, em casos de equilíbrio líquido-vapor "totalmente ideais", a volatilidade relativa entre duas substâncias em uma mistura é uma simples relação de pressões de vapor.

Embora a pressão de vapor seja fortemente dependente da temperatura, a razão entre pressões de vapor é muito menos dependente da temperatura, o que faz, da volatilidade relativa, um bom candidato para os cálculos de equilíbrio líquido-vapor em processos de purificação contínua por destilação.

Referências

  1. ↑ «Volatilidade. Conceito de volatilidade». Mundo Educação. Consultado em 10 de março de 2021