RAOULTOV ZAKON: ŠTO JE TO, POZITIVNA I NEGATIVNA ODSTUPANJA - KEMIJA - 2025

Raoult predložio je francuski kemičar Francois-Marie Raoult 1887 i služi da se objasniti ponašanje tlaka pare otopine dvije (u pravilu) ne miješaju idealno tvari u skladu s parcijalnom tlaku pare svake komponente prisutan u ovome.

Postoje zakoni kemije koji se koriste za opisivanje ponašanja tvari u različitim uvjetima i objašnjavanje pojava u kojima su one upletene koristeći znanstveno dokazane matematičke modele. Raoultov zakon jedan je od takvih.

François-Marie Raoult

Koristeći objašnjenje temeljeno na interakcijama između molekula plinova (ili tekućina) za predviđanje ponašanja tlaka para, ovaj se zakon koristi za proučavanje neidealnih ili stvarnih rješenja, pod uvjetom da se uzmu u obzir koeficijenti potrebni za ispravljanje modela. matematičku i prilagoditi je ne idealnim uvjetima.

Od čega se sastoji?

Raoultov zakon temelji se na pretpostavci da se uključena rješenja ponašaju na idealan način: to se događa zato što se taj zakon temelji na ideji da su intermolekularne sile između različitih molekula jednake onima koje postoje između sličnih molekula (koje nije toliko precizan u stvarnosti).

U stvari, što se rješenje više približi idealnosti, to će mu se pružiti veća mogućnost udovoljavanja značajkama predloženim ovim zakonom.

Ovaj zakon povezuje parni tlak otopine s nehlapljivim rastvorom, navodeći da će on biti jednak tlaku pare tog čistog topljenog tla na toj temperaturi, pomnoženo s molim udjelom. To se izražava matematičkim izrazom za jednu komponentu na sljedeći način:

P _i = Pº _i. X _i

U ovom izrazu P _i jednak je parcijalnom tlaku pare komponente i u plinskoj smjesi, Pº _i je tlak pare čiste komponente i, a X _i je molni udio komponente i u smjesi.

Na isti način, kada u otopini postoji nekoliko komponenti i one dosegnu ravnotežno stanje, ukupni parni tlak otopine može se izračunati kombiniranjem Raoultovog zakona s Daltonovim:

P = Pº _A X _A + Pº _B X _B + Pº _C X _c …

Slično tome, u onim otopinama u kojima je prisutan samo jedan rastvarač i otapalo, zakon se može formulirati na sljedeći način:

P _A = (1-X _B) x Pº _A

Pozitivna i negativna odstupanja

Rješenja koja se mogu proučavati ovim zakonom normalno bi se trebala ponašati na idealan način, jer su interakcije između njihovih molekula male i omogućuju da se bez iznimke pretpostave ista svojstva u cijeloj otopini.

Međutim, idealnih rješenja u stvarnosti ne postoji, pa se u izračune koji predstavljaju intermolekularne interakcije moraju ugraditi dva koeficijenta. To su koeficijent fugacije i koeficijent aktivnosti.

U tom smislu, odstupanja u odnosu na Raoultov zakon definiraju se kao pozitivna ili negativna, ovisno o tada dobivenim rezultatima.

Pozitivna odstupanja

Pozitivna odstupanja u odnosu na Raoultov zakon pojavljuju se kada je parni tlak otopine veći od onog izračunatog s Raoultovim zakonom.

To se događa kada su kohezijske sile između sličnih molekula veće od istih sila između različitih molekula. U ovom se slučaju obje komponente lakše isparavaju.

To odstupanje vidi se u krivulji tlaka pare kao maksimalna točka određenog sastava, formirajući pozitivan azeotrop.

Azeotrop je tekuća smjesa dvaju ili više kemijskih spojeva koja se ponaša kao da je sastavljena od jedne komponente i koja isparava, a da ne mijenja svoj sastav.

Negativna odstupanja

Negativna odstupanja u odnosu na Raoultov zakon pojavljuju se kada je parni tlak smjese niži od očekivanog nakon izračuna s zakonom.

Ta se odstupanja pojavljuju kada su kohezijske sile između molekula smjese veće od prosječnih sila između čestica tekućine u njihovom čistom stanju.

Ova vrsta odstupanja stvara zadržavanje svake komponente u njenom tekućem stanju privlačnim silama većim od sile tvari u čistom stanju, tako da se parcijalni tlak pare u sustavu smanji.

Negativni azeotropi u krivuljama tlaka pare predstavljaju minimalnu točku i pokazuju afinitet između dvije ili više komponenti uključenih u smjesu.

Primjeri

Raoultov zakon se obično koristi za izračun tlaka otopine na temelju njegovih međulješnih sila, uspoređujući izračunate vrijednosti s realnim vrijednostima kako bi se zaključilo postoji li odstupanje i treba li biti pozitivno ili negativno. Ispod su dva primjera upotrebe Raoultovog zakona:

Osnovni miks

Sljedeća mješavina, koja se sastoji od propana i butana, predstavlja približni tlak pare, a možemo pretpostaviti da se obje komponente nalaze u jednakim omjerima unutar nje (50-50), pri temperaturi od 40 ° C:

X _propan = 0,5

Pº _propan = 1352,1 kPa

X _butan = 0,5

Pº _butan = 377,6 kPa

Izračunava se Raoultovim zakonom:

P _smjesa = (0,5 x 377,6 kPa) + (0,5 x 1352,1 kPa)

Tako da:

P _smjesa = 864,8 kPa

Binarna smjesa s nehlapljivim rastvorom

Ponekad se dogodi da rastvora u smjesi nije isparljiva, pa se zakon koristi za razumijevanje ponašanja parnog tlaka.

S obzirom na mješavinu vode i šećera u proporcijama 95% i 5%, i u normalnim temperaturnim uvjetima:

X _voda = 0,95

Pº _voda = 2,34 kPa

X _šećer = 0,05

Pº _šećer = 0 kPa

Izračunava se Raoultovim zakonom:

P _smjesa = (0,95 x 2,34 kPa) + (0,05 x 0 kPa)

Tako da:

P _smjesa = 2,22 kPa

Očito je došlo do smanjenja tlaka vode u vodi zbog djelovanja intermolekularnih sila.

Reference

1. Anne Marie Helmenstine, P. (drugo). Definicija zakona Raoulta. Preuzeto s thinkco.com
2. ChemGuide. (SF). Raoultov zakon i neisparljivi solvati. Preuzeto s chemguide.co.uk
3. LibreTexts. (SF). Raoultov zakon i idealne mješavine tekućina. Preuzeto s chem.libretexts.org
4. Neutrium. (SF). Raoultov zakon. Preuzeto s neutrium.net
5. Wikipedia. (SF). Raoultov zakon. Preuzeto sa en.wikipedia.org