RAOULTOV ZAKON: KAJ JE TO, POZITIVNA IN NEGATIVNA ODSTOPANJA - KEMIJA - 2026

Raoult ga je francoski kemik François-Marie Raoult spremembe leta 1887, in služi razložiti obnašanje parnega tlaka raztopine dveh (tipično idealno) ne mešata snovi glede na delnega parnega tlaka za vsako sestavino prisotna v tem.

Obstajajo zakoni kemije, ki opisujejo vedenje snovi v različnih pogojih in pojasnijo pojave, v katere so vpletene, pri čemer uporabljajo znanstveno dokazane matematične modele. Raoultov zakon je eden teh.

François-Marie Raoult

Z uporabo razlage, ki temelji na medsebojnem delovanju molekul plinov (ali tekočin) za napoved delovanja obremenitev parnih tlakov, se ta zakon uporablja za preučevanje neidealnih ali resničnih rešitev, če se upoštevajo koeficienti, potrebni za popravljanje modela. matematično in ga prilagodite neidealnim pogojem.

Iz česa je sestavljeno?

Raoultov zakon temelji na predpostavki, da se vpletene rešitve obnašajo na idealen način: to se zgodi, ker ta zakon temelji na ideji, da so medmolekularne sile med različnimi molekulami enake tistim, ki obstajajo med podobnimi molekulami (ki v resnici ni tako natančen).

Pravzaprav, kolikor bližje se bo rešitev približala idealnosti, tem več možnosti bo, da bi izpolnjevala značilnosti, ki jih predlaga ta zakon.

Ta zakon povezuje parni tlak raztopine z nehlapnim topilcem, ki navaja, da bo enak parnemu tlaku tega čistega topila pri tej temperaturi, pomnožen z molskim deležem. To se v posamezni komponenti izrazi v matematičnem smislu:

P _i = Pº _i . X _i

V tem izrazu je P _i enak parcialnemu parnemu tlaku komponente i v plinski mešanici, Pº _i je parni tlak čiste komponente i, X _i pa je molni delež komponente i v mešanici.

Na enak način, če je v raztopini več komponent in dosežejo ravnovesje, je mogoče izračunati skupni parni tlak raztopine tako, da se Raoultov zakon kombinira z Daltonovim:

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

Prav tako lahko v tistih raztopinah, v katerih je samo eno topilo in topilo, oblikujemo zakon, kot je prikazano spodaj:

P _A = (1-X _B ) x Pº _A

Pozitivna in negativna odstopanja

Rešitve, ki jih je mogoče proučiti s tem zakonom, se običajno obnašajo idealno, saj so interakcije med njihovimi molekulami majhne in omogočajo, da se v celotni raztopini brez izjeme prevzamejo enake lastnosti.

Vendar idealnih rešitev v resnici praktično ne obstaja, zato je treba v izračune, ki predstavljajo medmolekulske interakcije, vključiti dva koeficienta. To sta koeficient fugacity in koeficient aktivnosti.

V tem smislu so odstopanja glede Raoultovega zakona opredeljena kot pozitivna ali negativna, odvisno od takratnih rezultatov.

Pozitivna odstopanja

Pozitivna odstopanja glede Raoultovega zakona se pojavijo, ko je parni tlak raztopine večji od tistega, izračunanega z Raoultovim zakonom.

To se zgodi, ko so kohezijske sile med podobnimi molekulami večje od enakih sil med različnimi molekulami. V tem primeru se obe komponenti lažje uparita.

To odstopanje vidimo na krivulji parnega tlaka kot največjo točko v določeni sestavi, ki tvori pozitiven azeotrop.

Azeotrop je tekoča zmes dveh ali več kemičnih spojin, ki se obnašajo, kot da je sestavljena iz ene same komponente in ki izhlapi, ne da bi spremenila svojo sestavo.

Negativna odstopanja

Negativna odstopanja glede na Raoultov zakon se pojavijo, ko je parni tlak zmesi po izračunu z zakonom nižji od pričakovanega.

Ta odstopanja se pojavijo, ko so kohezijske sile med molekulami mešanice večje od povprečnih sil med delci tekočin v njihovem čistem stanju.

Ta vrsta odstopanja povzroči zadrževanje vsake komponente v njenem tekočem stanju s privlačnimi silami, večjimi od sile snovi v čistem stanju, tako da se zmanjša delni tlak hlapov v sistemu.

Negativni azeotropi v krivuljah parnega tlaka predstavljajo minimalno točko in kažejo afiniteto med dvema ali več komponentami, ki sodelujejo v mešanici.

Primeri

Raoultov zakon se običajno uporablja za izračun tlaka raztopine na podlagi njenih medmolekulskih sil, primerjanje izračunanih vrednosti z realnimi vrednostmi, da bi ugotovili, ali obstaja kakšno odstopanje in če naj bo pozitivno ali negativno. Spodaj sta dva primera uporabe Raoultovega zakona:

Osnovna mešanica

Naslednja mešanica, sestavljena iz propana in butana, predstavlja približek parnega tlaka in lahko predpostavimo, da se obe komponenti nahajata v enakih razmerjih znotraj nje (50-50), pri temperaturi 40 ° C:

X _propan = 0,5

Pº _propan = 1352,1 kPa

X _butan = 0,5

Pº _butan = 377,6 kPa

Izračuna se z Raoultovim zakonom:

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

Torej:

P _zmes = 864,8 kPa

Binarna mešanica z nehlapnim topilom

Včasih se zgodi, da je topila v mešanici nehlapna, zato se zakon uporablja za razumevanje obnašanja parnega tlaka.

Glede na mešanico vode in sladkorja v deležih 95% in 5% v normalnih temperaturnih pogojih:

X _voda = 0,95

Pº _voda = 2,34 kPa

X _sladkor = 0,05

Pº _sladkor = 0 kPa

Izračuna se z Raoultovim zakonom:

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

Torej:

P _zmes = 2,22 kPa

Očitno je prišlo do zmanjšanja parnega tlaka vode zaradi učinkov medmolekulskih sil.

Reference

1. Anne Marie Helmenstine, P. (drugo). Opredelitev zakona o Raoultu. Pridobljeno s spletnega mesta thinkco.com
2. ChemGuide. (sf). Raoultov zakon in nehlapna raztopina. Vzpostavljeno s spletnega mesta chemguide.co.uk
3. LibreTexts. (sf). Raoultov zakon in idealne mešanice tekočin. Pridobljeno s chem.libretexts.org
4. Nevtrij. (sf). Raoultov zakon. Pridobljeno z nevtrium.net
5. Wikipedija. (sf). Raoultov zakon. Pridobljeno z en.wikipedia.org