- З чого він складається?
- Позитивні та негативні відхилення
- Позитивні відхилення
- Негативні відхилення
- Приклади
- Базова суміш
- Бінарна суміш з нелетучим розчиненим речовиною
- Список літератури
Raoult був запропонований французьким хіміком Франсуа-Марі Рауль в 1887 році, і служить для пояснення поведінки тиску парів розчину (зазвичай два) ідеального змішуються речовин по парціальному тиску пари кожного компонента присутній у цьому.
Існують закони хімії, які використовуються для опису поведінки речовин в різних умовах та пояснення явищ, в яких вони беруть участь, використовуючи науково доведені математичні моделі. Закон Рауля є одним із таких.
Франсуа-Марі Раульт
Використовуючи пояснення, що ґрунтується на взаємодії між молекулами газів (або рідин) для прогнозування поведінки тиску пари, цей закон використовується для вивчення неідеальних чи реальних рішень за умови врахування коефіцієнтів, необхідних для корекції моделі. математичну і пристосовувати її до неідеальних умов.
З чого він складається?
Закон Рауля ґрунтується на припущенні, що розв'язані рішення поводяться ідеально: це відбувається тому, що цей закон базується на ідеї, що міжмолекулярні сили між різними молекулами рівні тим, які існують між подібними молекулами (які не такі точні в реальності).
Насправді, чим ближче рішення ідеальності, тим більше можливостей матиме відповідність характеристикам, запропонованим цим законом.
Цей закон пов'язує тиск пари розчину з енергонезалежним розчинником, заявляючи, що він буде рівний тиску пари цього чистого розчиненого речовини при цій температурі, помноженому на його мольну частку. Це виражається в математичному виразі для одного компонента так:
P i = Pº i . X i
У цьому виразі P i дорівнює парціального тиску пари компонента i в газовій суміші, Pº i - тиск пари чистого компонента i, а X i - мольна частка компонента i в суміші.
Таким же чином, коли в розчині є кілька компонентів і вони досягли стану рівноваги, загальний тиск пари розчину можна обчислити, поєднавши закон Раульта з Далтоном:
P = Pº A X A + Pº B X B + Pº C X c …
Аналогічно, у тих розчинах, де присутній лише один розчинник і розчинник, закон можна сформулювати, як показано нижче:
P A = (1-X B ) x Pº A
Позитивні та негативні відхилення
Розчини, які можна вивчити за цим законом, зазвичай повинні вести себе ідеально, оскільки взаємодії між їх молекулами невеликі і дозволяють здобувати однакові властивості протягом усього розчину без винятку.
Однак ідеальних рішень практично не існує в реальності, тому в розрахунки повинні бути включені два коефіцієнти, що представляють міжмолекулярні взаємодії. Це коефіцієнт fugacity та коефіцієнт активності.
У цьому сенсі відхилення стосовно закону Рауля визначаються як позитивні чи негативні, залежно від результатів, отриманих на той час.
Позитивні відхилення
Позитивні відхилення відносно закону Рауля виникають тоді, коли тиск пари розчину більше, ніж обчислений із законом Раульта.
Це відбувається, коли сили згуртованості між подібними молекулами більше, ніж однакові сили між різними молекулами. У цьому випадку обидва компоненти випаровуються легше.
Це відхилення розглядається в кривій тиску пари як максимальна точка в певному складі, утворюючи позитивний азеотроп.
Азеотроп - це рідка суміш двох або більше хімічних сполук, яка поводиться так, ніби складається з одного компонента і випаровується, не змінюючи свого складу.
Негативні відхилення
Негативні відхилення відносно закону Рауля виникають, коли тиск пари суміші нижче, ніж очікувалося після розрахунку із законом.
Ці відхилення з'являються тоді, коли сили згуртованості між молекулами суміші перевищують середні сили між частинками рідин у чистому стані.
Цей тип відхилення породжує утримання кожного компонента у рідкому стані привабливими силами, більшими за сили речовини в чистому стані, завдяки чому парціальний тиск пари в системі знижується.
Негативні азеотропи в кривих тиску пари представляють мінімальну точку і демонструють спорідненість між двома або більше компонентами, що беруть участь у суміші.
Приклади
Закон Рауля зазвичай використовується для обчислення тиску розчину, виходячи з його міжмолекулярних сил, порівнюючи обчислені значення з реальними значеннями, щоб зробити висновок, чи є відхилення, і якщо воно повинно бути позитивним чи негативним. Нижче наведено два приклади використання закону Рауля:
Базова суміш
Наступна суміш, складена з пропану та бутану, являє собою наближення тиску пари, і ми можемо вважати, що обидва компоненти знаходяться в рівних пропорціях всередині нього (50-50), при температурі 40 ºC:
X пропан = 0,5
Pº пропан = 1352,1 кПа
X бутан = 0,5
Pº бутан = 377,6 кПа
Він обчислюється за законом Рауля:
P суміш = (0,5 х 377,6 кПа) + (0,5 х 1352,1 кПа)
Так що:
P суміш = 864,8 кПа
Бінарна суміш з нелетучим розчиненим речовиною
Іноді трапляється так, що розчинний розчин у суміші є нелетучим, тому закон використовується для розуміння поведінки тиску пари.
Дано суміш води та цукру у пропорціях 95% та 5% відповідно та при нормальних температурних умовах:
X вода = 0,95
Pº вода = 2,34 кПа
X цукор = 0,05
Pº цукор = 0 кПа
Він обчислюється за законом Рауля:
P суміш = (0,95 х 2,34 кПа) + (0,05 х 0 кПа)
Так що:
P суміш = 2,22 кПа
Очевидно, що внаслідок міжмолекулярних сил було знижено тиск пари води.
Список літератури
- Anne Marie Helmenstine, P. (nd). Визначення закону Рауля. Отримано з thinkco.com
- ChemGuide. (sf). Закон Рауля та нелеткі речовини. Отримано з chemguide.co.uk
- LibreTexts. (sf). Закон Раульта та ідеальні суміші рідин. Отримано з chem.libretexts.org
- Нейтрій. (sf). Закон Рауля. Отримано з neutrium.net
- Вікіпедія. (sf). Закон Рауля. Отримано з en.wikipedia.org