Raoults lov: Hva er det, positive og negative avvik

Raoults lov ble foreslått av den franske kjemikeren François-Marie Raoult i 1887, og tjener til å forklare oppførsel av damptrykk av en oppløsning av to blandbare stoffer (typisk ideelt) avhengig av partiell damptrykk av hver komponent tilstede i dette.

Det er kjemiske lover som brukes til å beskrive stoffers oppførsel i forskjellige forhold og forklare fenomenene de er involvert i, ved hjelp av vitenskapelig bevist matematiske modeller. Raoults lov er en av disse.

Ved å bruke en forklaring basert på samspillet mellom gassmolekylene (eller væskene) for å forutsi oppførsel av damptrykk, er denne loven brukt til å studere ikke-ideelle eller virkelige løsninger, forutsatt at nødvendige koeffisienter anses å rette opp modellen matematisk og juster den til ikke-ideelle forhold.

Hva består det av?

Raoults lov er basert på antagelsen om at de involverte løsningene oppfører seg på en ideell måte: Dette skjer fordi denne loven er basert på ideen om at de intermolekylære kreftene mellom forskjellige molekyler er de samme som de mellom lignende molekyler (som det er ikke så vellykket i virkeligheten).

Faktisk, jo nærmere en løsning kommer til idealitet, jo flere muligheter må det overholde de egenskaper som foreslås av denne loven.

Denne loven vedrører damptrykk av en oppløsning med et ikke-flyktig løsemiddel, idet det angis at det vil være lik damptrykket til det rene oppløsningsmiddel ved denne temperatur, multiplisert med den molære fraksjon derav. Dette uttrykkes i matematiske termer for en enkelt komponent på følgende måte:

P _i = P º _i . X _i

I dette uttrykket Pi er lik damppartialtrykket av komponent i i gassblandingen, er P º _i damptrykk av ren komponent i, og X _i er molfraksjonen av komponent i i blandingen.

På samme måte, når du har flere komponenter i en løsning, og de har nådd en likevekt, kan du beregne det totale damptrykket til løsningen ved å kombinere Raoults lov med Daltons:

P = P º _A _A + P º _B X _B + _P º _C X _c ...

Også i de løsningene hvor bare ett oppløsningsmiddel og løsningsmidlet er tilstede, kan loven formuleres som vist nedenfor:

P _A = (1-X _B ) x P º _A

Positive og negative avvik

Løsningene som kan studeres med denne loven, bør normalt oppføre seg optimalt, siden samspillet mellom molekylene er små og tillater at de samme egenskapene antas gjennom hele løsningen uten unntak.

Imidlertid er ideelle løsninger nesten ikke eksisterende i virkeligheten, så to koeffisienter må inkorporeres i beregningene som representerer intermolekylære interaksjoner. Dette er fugacity koeffisienten og aktiviteten koeffisienten.

I denne forstand defineres avvik i forhold til Raoults lov som positiv eller negativ, avhengig av resultatene som er oppnådd på den tiden.

Positive avvik

Positive avvik fra Raoults lov forekommer når løsningen på dampen er større enn den som er beregnet av Raoults lov.

Dette skjer når sammenhengerskrefter mellom lignende molekyler er større enn de samme kreftene mellom forskjellige molekyler. I dette tilfellet fordampes begge komponenter lettere.

Denne avviket ses i damptrykkskurven som en topp i en bestemt sammensetning som danner en positiv azeotrop.

Azeotropen er en flytende blanding av to eller flere kjemiske forbindelser som oppfører seg som om den ble dannet av en enkelt komponent og som fordamper uten å endre sammensetning.

Negative avvik

Negative avvik fra Raoults lov forekommer når blandingenes damptrykk er lavere enn forventet etter beregningen med loven.

Disse avvikene opptrer når kohesjonskreftene mellom molekylene i blandingen er større enn gjennomsnittskreftene mellom partiklene av væskene i deres rene tilstand.

Denne typen avvik genererer en oppbevaring av hver komponent i sin flytende tilstand ved attraktive krefter som er større enn substansen i sin rene tilstand, slik at systemets partielle damptrykk reduseres.

De negative azeotropene i damptrykkskurver representerer et minimumspunkt og viser en affinitet mellom de to eller flere komponentene involvert i blandingen.

eksempler

Raoults lov er ofte brukt til å beregne trykket av en løsning basert på dens intermolekylære krefter, sammenligne de beregnede verdiene med ekte verdier for å konkludere om det er noen avvik og om dette skal være positivt eller negativt. Nedenfor er to eksempler på bruk av Raoults lov:

Grunnblanding

Følgende blanding, bestående av propan og butan, representerer en tilnærming av damptrykket, og vi kan anta at begge komponentene er i like store mengder i det (50-50) ved en temperatur på 40 ° C:

X _propan = 0, 5

_Propan P = 1352, 1 kPa

X _Butan = 0, 5

P º butano = 377, 6 kPa

Det er beregnet med Raoults lov:

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

så:

P- _blanding = 864, 8 kPa