En termodinámica , la regla de Trouton establece que la entropía (molar) de vaporización es casi el mismo valor, alrededor de 85–88 J/(K·mol), para varios tipos de líquidos en sus puntos de ebullición . [1] La entropía de vaporización se define como la relación entre la entalpía de vaporización y la temperatura de ebullición . Recibe su nombre en honor a Frederick Thomas Trouton .
Se expresa en función de la constante de los gases R :
Una forma similar de expresar esto ( coeficiente de Trouton ) es que el calor latente está relacionado con el punto de ebullición aproximadamente como
La regla de Trouton se puede explicar utilizando la definición de entropía de Boltzmann para el cambio relativo en el volumen libre (es decir, el espacio disponible para el movimiento) entre las fases líquida y vapor . [2] [3] Es válida para muchos líquidos; por ejemplo, la entropía de vaporización del tolueno es 87,30 J/(K·mol), la del benceno es 89,45 J/(K·mol) y la del cloroformo es 87,92 J/(K·mol). Debido a su conveniencia, la regla se utiliza para estimar la entalpía de vaporización de líquidos cuyos puntos de ebullición son conocidos.
La regla, sin embargo, tiene algunas excepciones. Por ejemplo, las entropías de vaporización del agua , etanol , ácido fórmico y fluoruro de hidrógeno están lejos de los valores predichos. La entropía de vaporización de XeF 6 en su punto de ebullición tiene el valor extraordinariamente alto de 136,9 J/(K·mol). [4] La característica de aquellos líquidos a los que no se puede aplicar la regla de Trouton es su interacción especial entre moléculas, como el enlace de hidrógeno . La entropía de vaporización del agua y el etanol muestra una desviación positiva de la regla; esto se debe a que el enlace de hidrógeno en la fase líquida disminuye la entropía de la fase. Por el contrario, la entropía de vaporización del ácido fórmico tiene una desviación negativa. Este hecho indica la existencia de una estructura ordenada en la fase gaseosa; se sabe que el ácido fórmico forma una estructura dimérica incluso en la fase gaseosa. La desviación negativa también puede ocurrir como resultado de una pequeña entropía en fase gaseosa debido a una baja población de estados rotacionales excitados en la fase gaseosa, particularmente en moléculas pequeñas como el metano: un pequeño momento de inercia I que da lugar a una gran constante rotacional B , con niveles de energía rotacional ampliamente separados y, según la distribución de Maxwell-Boltzmann , una pequeña población de estados rotacionales excitados y, por lo tanto, una baja entropía rotacional. La validez de la regla de Trouton se puede aumentar considerando [ cita requerida ]
Aquí, si T = 400 K , el lado derecho de la ecuación es igual a 10,5 R y encontramos la formulación original de la regla de Trouton.
