Tensione di vapore

Si definisce tensione di vapore (detta anche, più propriamente, pressione di vapore saturo) di una sostanza, quella pressione esercitata dal vapore della sostanza sullo strato immediatamente sovrastante la sua fase condensata (solida o liquida) della stessa sostanza, quando tali fasi sono in condizioni di equilibrio termodinamico all’interno di un sistema chiuso (condizione di vapore saturo).

Dal punto di vista chimico, dunque, la tensione di vapore di una sostanza dipende essenzialmente da due fattori: la massa molecolare e le forze intermolecolari (legami) che determinano la coesione della sostanza stessa.

A parità di temperatura, infatti, le molecole aventi massa molecolare maggiore (più pesanti), si muovono più lentamente delle molecole più leggere; esse quindi hanno una tendenza minore a staccarsi dalla superficie del liquido e a passare allo stato di vapore. D’altra parte, le sostanze caratterizzate da forze intermolecolari molto elevate, per passare allo stato di vapore, richiedono una notevole quantità di energia (la loro tensione di vapore quindi è molto elevata).

Possiamo dire inoltre che: le sostanze caratterizzate da un’elevata pressione di vapore in condizioni normali sono dette volatili, mentre quelle caratterizzate da una bassa pressione di vapore in condizioni normali sono dette altobollenti.

La temperatura a cui la pressione di vapore eguaglia la pressione atmosferica è detta punto di ebollizione. Se la sostanza si trova in un recipiente aperto, allora la tensione di vapore deve essere vista come pressione parziale (insieme ai contributi degli altri costituenti dell’aria).

Abbassamento della tensione di vapore

In una soluzione la tensione di vapore del solvente viene diminuita dalla presenza di un soluto e tale abbassamento è proporzionale alla concentrazione di soluto espressa come frazione molare (legge di Raoult):

\[\Delta P=X_{soluto}P_0\]

dove \(\Delta P\) è l’abbassamento della tensione di vapore, \(X_{soluto}\) è la frazione molare del soluto e \(P_0\) è la tensione di vapore del solvente puro.

Questo comportamento è spiegabile se si considera che in una soluzione solo una parte delle particelle è costituita da solvente, mentre la parte restante è costituita dalle particelle di soluto, la cui tensione di vapore (se non è volatile) è praticamente trascurabile; di conseguenza le molecole di solvente hanno minore probabilità di evaporare rispetto a quanto accade nel solvente puro (tale probabilità, inoltre, è tanto minore quanto maggiore è la quantità di soluto disciolto nella soluzione).