Prawo Raoulta, na czym polega, pozytywne i negatywne odchylenia



The Prawo Raoulta został zaproponowany przez francuskiego chemika François-Marie Raoulta w 1887 roku i służy do wyjaśnienia zachowania ciśnienia pary roztworu dwóch mieszalnych substancji (zazwyczaj idealnych) w zależności od częściowej prężności pary każdego składnika obecnego w tym.

Istnieją prawa chemii, które są używane do opisania zachowania substancji w różnych warunkach i wyjaśnienia zjawisk, w których są one zaangażowane, przy użyciu naukowo sprawdzonych modeli matematycznych. Prawo Raoulta jest jednym z nich.

Korzystając z wyjaśnienia opartego na interakcjach między cząsteczkami gazów (lub cieczy) w celu przewidywania zachowania ciśnienia pary, prawo to jest wykorzystywane do badania rozwiązań nieidealnych lub rzeczywistych, pod warunkiem, że konieczne współczynniki zostaną uwzględnione w celu skorygowania modelu matematyczny i dostosuj go do warunków nieidealnych.

Indeks

  • 1 Z czego się składa??
  • 2 Pozytywne i negatywne odchylenia
    • 2.1 Pozytywne odchylenia
    • 2.2 Odchylenia ujemne
  • 3 Przykłady
    • 3.1 Mieszanina podstawowa
    • 3.2 Mieszanina binarna z nielotną substancją rozpuszczoną
  • 4 odniesienia

Z czego to się składa??

Prawo Raoulta opiera się na założeniu, że zastosowane rozwiązania zachowują się w idealny sposób: dzieje się tak, ponieważ prawo to opiera się na założeniu, że siły międzycząsteczkowe między różnymi cząsteczkami są takie same jak między podobnymi cząsteczkami (które to nie jest tak skuteczne w rzeczywistości).

W rzeczywistości im bliżej ideału jest rozwiązanie, tym więcej możliwości będzie musiało spełniać cechy proponowane przez to prawo..

Prawo to wiąże ciśnienie pary roztworu z nielotną substancją rozpuszczoną, stwierdzając, że będzie ono równe prężności pary tej czystej substancji rozpuszczonej w tej temperaturze, pomnożone przez jej ułamek molowy. Jest to wyrażone w kategoriach matematycznych dla pojedynczego składnika w następujący sposób:

Pi = Pºi . Xi

W tym wyrażeniu Pi jest równe częściowemu ciśnieniu pary składnika i w mieszaninie gazów, Pºi to ciśnienie pary czystego składnika i oraz Xi jest ułamkiem molowym składnika i w mieszaninie.

W ten sam sposób, gdy masz kilka składników w rozwiązaniu i osiągnęły stan równowagi, możesz obliczyć całkowitą prężność pary roztworu przez połączenie prawa Raoulta z Daltonem:

P = PºAXA + PºBXB + PºCXc...

Również w tych rozwiązaniach, w których występuje tylko jedna substancja rozpuszczona i rozpuszczalnik, prawo można sformułować w sposób przedstawiony poniżej:

PA = (1-XB) x PºA

Pozytywne i negatywne odchylenia

Rozwiązania, które można badać za pomocą tego prawa, powinny normalnie zachowywać się idealnie, ponieważ interakcje między ich cząsteczkami są małe i pozwalają na przyjęcie tych samych właściwości w całym rozwiązaniu bez wyjątku..

Jednak idealne rozwiązania są praktycznie nieistniejące, więc dwa współczynniki muszą być włączone do obliczeń reprezentujących oddziaływania międzycząsteczkowe. Są to współczynnik fugacity i współczynnik aktywności.

W tym sensie odchylenia w odniesieniu do prawa Raoulta są definiowane jako pozytywne lub negatywne, w zależności od wyników uzyskanych w tym czasie.

Pozytywne odchylenia

Pozytywne odchylenia w odniesieniu do prawa Raoulta pojawiają się, gdy ciśnienie pary roztworu jest większe niż obliczone zgodnie z prawem Raoulta.

Dzieje się tak, gdy siły kohezji między podobnymi cząsteczkami są większe niż te same siły między różnymi cząsteczkami. W tym przypadku oba składniki łatwiej odparowują.

To odchylenie jest widoczne na krzywej ciśnienia pary jako maksymalny punkt w określonej kompozycji, tworząc pozytywny azeotrop.

Azeotrop jest ciekłą mieszaniną dwóch lub więcej związków chemicznych, która zachowuje się, jakby była utworzona przez pojedynczy składnik i która odparowuje bez zmiany składu.

Negatywne odchylenia

Ujemne odchylenia od prawa Raoulta występują, gdy ciśnienie pary mieszaniny jest niższe niż oczekiwane po obliczeniu zgodnie z prawem.

Te odchylenia pojawiają się, gdy siły kohezji między cząsteczkami mieszaniny są większe niż średnia sił między cząstkami cieczy w ich czystym stanie.

Ten rodzaj odchylenia generuje zatrzymanie każdego składnika w jego stanie ciekłym przez siły przyciągania większe niż siły substancji w stanie czystym, tak że częściowa prężność pary w systemie jest zmniejszona.

Negatywne azeotropy na krzywych ciśnienia pary reprezentują minimalny punkt i wykazują powinowactwo między dwoma lub większą liczbą składników zaangażowanych w mieszaninę.

Przykłady

Prawo Raoulta jest powszechnie stosowane do obliczania ciśnienia rozwiązania na podstawie jego sił międzycząsteczkowych, porównując obliczone wartości z wartościami rzeczywistymi, aby stwierdzić, czy istnieje jakiekolwiek odchylenie i czy powinno to być dodatnie czy ujemne. Poniżej znajdują się dwa przykłady użycia prawa Raoulta:

Mieszanka podstawowa

Następująca mieszanina, składająca się z propanu i butanu, stanowi przybliżenie prężności pary i możemy założyć, że oba składniki są w niej w równych proporcjach (50-50), w temperaturze 40 ° C:

Xpropan = 0,5

Pºpropan = 1352,1 kPa

Xbutan = 0,5

Pºbutan = 377,6 kPa

Jest obliczany zgodnie z prawem Raoulta:

Pmieszanka = (0,5 x 377,6 kPa) + (0,5 x 1422,1 kPa)

Więc:

Pmieszanka = 864,8 kPa

Mieszanina binarna z nielotną substancją rozpuszczoną

Czasami zdarza się, że substancja rozpuszczona w mieszaninie jest nielotna, więc prawo jest używane do zrozumienia zachowania ciśnienia pary.

Podano mieszaninę wody i cukru w ​​proporcjach odpowiednio 95% i 5%, aw normalnych warunkach temperaturowych:

Xwoda = 0,95

Pºwoda = 2,34 kPa

Xcukier = 0,05

Pºcukier = 0 kPa

Jest obliczany zgodnie z prawem Raoulta:

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

Więc:

Pmieszanka = 2,22 kPa

Najwyraźniej nastąpiło obniżenie ciśnienia pary wodnej z powodu oddziaływania sił międzycząsteczkowych.

Referencje

  1. Anne Marie Helmenstine, P. (s.f.). Definicja prawa Raoulta. Pobrane z thinkco.com
  2. ChemGuide. (s.f.). Prawo Raoulta i nielotne substancje rozpuszczone. Pobrane z chemguide.co.uk
  3. LibreTexts. (s.f.). Prawo Raoulta i idealne mieszanki cieczy. Źródło: chem.libretexts.org
  4. Neutrium. (s.f.). Prawo Raoulta. Pobrane z neutrium.net
  5. Wikipedia. (s.f.). Prawo Raoulta. Źródło z en.wikipedia.org