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Una sustancia volátil es cualquier sólido o líquido que tiene una presión de vapor alta a temperatura ambiente, por lo que se evapora rápidamente. Las sustancias volátiles en general deben almacenarse en recipientes herméticos para evitar que se escapen.
Existen muchas sustancias volátiles a las que estamos expuestos constantemente. Por ejemplo, los disolventes orgánicos en los que se preparan los esmaltes de uñas siempre son sustancias volátiles. De hecho, se eligen como disolventes precisamente por su rápida evaporación, lo que asegura un secado rápido para el esmalte.
Algunos combustibles, como la gasolina de alto octanaje, son considerablemente volátiles; también existen ejemplos de algunas sustancias sólidas que tienen una presión de vapor muy alta que le permite sublimar de manera espontánea.
Características de las sustancias volátiles
- Poseen una presión de vapor alta.
- Poseen puntos de ebullición bajos.
- En general poseen bajas fuerzas de interacción intermoleculares, por lo que no se unen fuertemente entre sí.
- No suelen ser moléculas polares ni suelen ser capaces de formar enlaces de hidrógeno entre sí.
- En general poseen bajo peso molecular.
- La mayoría son líquidos a temperatura ambiente, aunque algunos son sólidos.
La presión de vapor y la velocidad de evaporación
El concepto de volatilidad en química tiene que ver con la presión de vapor. La presión de vapor se define como la presión de una sustancia en fase gaseosa que se encuentra en equilibrio dinámico con la fase líquida o sólida.
La presión de vapor es una medida de la velocidad a la que se evapora una sustancia, ya que indica la presión necesaria para aumentar la velocidad de condensación o de deposición hasta que sea igual a la velocidad de evaporación. Si se necesita una presión muy alta (es decir, si la presión de vapor es alta), significa que se necesita una velocidad de condensación alta porque la velocidad de evaporación es alta.
Ejemplos de sustancias volátiles
Éter etílico – C2H5OC2H5
Los éteres en general son compuestos muy volátiles. El más simple de ellos, el dimetil éter, a temperatura ambiente ni siquiera es un líquido, sino un gas. Pero el éter etílico sí es un líquido, y posee una presión de unas 0,7 atmósferas (casi la presión atmosférica). Si fuera tan solo unas 0,3 atmósferas mayor, entonces sería también un gas a temperatura ambiente.
El yodo sólido – I2
El yodo sólido es aceptado por la comunidad científica como un sólido volátil. De hecho, este halógeno sublima en lugar de fundirse y en cualquier recipiente sellado que contenga yodo se puede observar el yodo gaseoso como una pequeña nube morada. Sin embargo, la presión de vapor del yodo es de apenas 0.027 kPa (0,000266 atm) a 20 ºC. Esta presión es tan solo una pequeñísima fracción de la presión de vapor de la mayoría de los líquidos. A pesar de esto, el yodo se considera un sólido volátil ya que, por muy pequeña que pueda parecer, esa presión de vapor es de hecho mucho mayor que la de la gran mayoría de los sólidos.
El éter de petróleo
A pesar de su nombre, el éter de petróleo en realidad no es un éter desde el punto de vista químico. Es una fracción muy ligera y muy volátil (de ahí su nombre, que significa «aire superior») de la destilación del petróleo que contiene múltiples hidrocarburos de cadena corta. El punto de ebullición siempre está en el rango de 30 a 60 ºC, así que casi es un gas a temperatura ambiente.
Bromo líquido – Br2
El bromo (Br2) es un halógeno líquido muy volátil. Su presión de vapor es de 0,30 atm lo que lo hace evaporarse rápidamente a menos que se mantenga en un recipiente debidamente sellado.
El metanol absoluto – CH3OH
Utilizado en algunos casos como combustible para aviones y en otros como combustible para autos de carrera, el alcohol más simple posee una presión de vapor muy alta, lo que lo hace un líquido bastante volátil. A una temperatura de 37,8ºC su presión de vapor es de 0,32 atm.
La gasolina
Es una mezcla compleja de alcanos que incluyen, principalmente, diferentes isómeros del octano (alcano con 8 átomos de carbono). La presión de vapor de la gasolina está en el orden de las 0,60 atm, a lo cual es muy alto.
Limpiadores de circuitos electrónicos en espray
Son mezclas de compuestos orgánicos volátiles que incluyen destilados de petróleo (con alcanos como heptano, propano y ciclohexano) y alcoholes de bajo peso molecular tales como etanol, isopropanol y alcohol mineral. La presión de vapor de la mezcla es de alrededor de 1 mmHg, por lo que se evapora muy rápidamente luego de ser rociado sobre el circuito que se desea limpiar.
Hexafluoruro de wolframio – WCl6
Este compuesto posee un punto de fusión de apenas 2,3 ºC y un punto de ebullición de tan solo 17,1 ºC, así que, técnicamente no es ni sólido ni líquido a temperatura estándar de 25 ºC, pero sí se trata de una sustancia muy volátil. De hecho, es uno de los gases más pesados que se conocen. Sin embargo, tanto el líquido como el sólido ambos poseen presiones de vapor muy altas a 20ºC, superando la presión atmosférica (por eso es gaseoso a dicha temperatura).
Hexacarbonil wolframio – W(CO)6
Este es el primo pesado del hexafluoruro que se acaba de mostrar. A 67 ºC este compuesto tiene una presión de vapor casi 5 veces mayor que la del yodo sólido a temperatura ambiente. Este compuesto también sublima en lugar de fundirse bajo presión estándar.
La volatilidad y la temperatura
La razón por la que los secadores de cabello expulsan aire caliente, es porque el calor ayuda a que el agua se evapore más rápidamente. Es decir que a mayor temperatura, el agua se torna más volátil. Esto le sucede a la mayor parte de las sustancias y la razón es que a mayor temperatura, mayor es su presión de vapor. De hecho, si se aumenta mucho la temperatura, la presión de vapor puede llegar a igualarse con la presión atmosférica, en cuyo caso se alcanza el punto de ebullición (en el caso de los líquidos) o el punto de sublimación (en el caso de los sólidos).
Referencias
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Vernon, A. A. (1937). The Vapor Pressure and Dissociation of Tungsten Hexachloride in the Gas Phase1. Journal of the American Chemical Society, 59(10), 1832–1833. https://doi.org/10.1021/ja01289a013
