ЗАКОНЪТ НА РАУЛ: КАКВО Е, ПОЛОЖИТЕЛНИ И ОТРИЦАТЕЛНИ ОТКЛОНЕНИЯ - ХИМИЯ - 2025

В Раулт е предложен от френски химик François-Marie Раулт през 1887 г., и служи за обяснение на поведението на парното налягане на разтвор на две (обикновено идеален) несмесващи вещества съгласно парциалното налягане на парите на всеки компонент присъства в това.

Има закони на химията, които се използват за описание на поведението на веществата при различни условия и обясняване на явленията, в които те участват, като се използват научно доказани математически модели. Законът на Раул е един от тях.

Франсоа-Мари Раулт

Използвайки обяснение, основано на взаимодействията между молекулите на газове (или течности), за да се предскаже поведението на налягането на парата, този закон се използва за изследване на неидеални или реални решения, при условие че се вземат предвид коефициентите, необходими за коригиране на модела. математически и го коригирайте към неидеални условия.

От какво се състои тя?

Законът на Раул се основава на предположението, че включените решения се държат по идеален начин: това се случва, защото този закон се основава на идеята, че междумолекулните сили между различни молекули са равни на тези, които съществуват между подобни молекули (които не е толкова точна в действителност).

Всъщност, колкото по-близко решение се приближава до идеалността, толкова повече възможности ще има той да отговаря на характеристиките, предложени от този закон.

Този закон свързва налягането на парата на разтвор с енергонезависим разтворител, заявявайки, че то ще бъде равно на налягането на парата на този чист разтворител при тази температура, умножено по неговата молна част. Това се изразява в математически изрази за един компонент, както следва:

P _i = Pº _i. X _i

В този израз P _i е равно на парциалното налягане на парата на компонент i в газовата смес, Pº _i е налягането на парата на чист компонент i, а X _i е молната част на компонента i в сместа.

По същия начин, когато в разтвора има няколко компонента и те са достигнали състояние на равновесие, общото налягане на разтвора на разтвора може да бъде изчислено чрез комбиниране на закона на Раулт с този на Далтън:

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

По същия начин, в онези разтвори, в които присъстват само един разтворител и разтворител, законът може да бъде формулиран, както е показано по-долу:

P _A = (1-X _B) x Pº _A

Положителни и отрицателни отклонения

Разтворите, които могат да се изучават с този закон, обикновено трябва да се държат идеално, тъй като взаимодействията между техните молекули са малки и позволяват да се приемат едни и същи свойства в целия разтвор без изключение.

Въпреки това идеалните решения на практика не съществуват, така че в изчисленията трябва да бъдат включени два коефициента, които представляват междумолекулни взаимодействия. Това са коефициентът на пестеливост и коефициентът на активност.

В този смисъл отклоненията по отношение на закона на Раул се определят като положителни или отрицателни, в зависимост от резултатите, получени по това време.

Положителни отклонения

Положителни отклонения по отношение на закона на Раул възникват, когато налягането на парата на разтвора е по-голямо от изчисленото със закона на Раул.

Това се случва, когато силите на сближаване между подобни молекули са по-големи от едни и същи сили между различни молекули. В този случай и двата компонента се изпаряват по-лесно.

Това отклонение се разглежда в кривата на налягането на парата като максимална точка в определен състав, образувайки положителен азеотроп.

Азеотропът е течна смес от две или повече химически съединения, която се държи така, сякаш е съставена от един компонент и се изпарява, без да променя състава си.

Отрицателни отклонения

Отрицателните отклонения по отношение на закона на Раулт възникват, когато налягането на парата на сместа е по-ниско от очакваното след изчисляване със закона.

Тези отклонения се появяват, когато силите на сцепление между молекулите на сместа са по-големи от средните сили между частиците на течностите в тяхното чисто състояние.

Този тип отклонение поражда задържане на всеки компонент в неговото течно състояние с атрактивни сили, по-големи от тези на веществото в чисто състояние, така че парциалното налягане на парите в системата да бъде намалено.

Отрицателните азеотропи в кривите на налягането на парите представляват минимална точка и демонстрират афинитет между двата или повече компонента, участващи в сместа.

Примери

Законът на Раул обикновено се използва за изчисляване на налягането на разтвор на базата на неговите междумолекулни сили, сравнявайки изчислените стойности с реални стойности, за да се заключи дали има отклонение и дали трябва да бъде положително или отрицателно. По-долу са дадени два примера за използването на закона на Raoult:

Основен микс

Следващата смес, съставена от пропан и бутан, представлява сближаване на налягането на парата и можем да приемем, че и двата компонента се намират в равни пропорции (50-50) при температура 40 ºC:

X _пропан = 0,5

Pº _пропан = 1352,1 kPa

X _бутан = 0,5

Pº _бутан = 377,6 kPa

Изчислява се със закона на Раул:

P _смес = (0.5 x 377.6 kPa) + (0.5 x 1352.1 kPa)

Така че:

P _смес = 864.8 kPa

Бинарна смес с енергонезависим разтворител

Понякога се случва разтворът в сместа да е нелетлив, така че законът се използва за разбиране на поведението на налягането на парата.

Дадена смес от вода и захар в пропорции съответно 95% и 5% и при нормални температурни условия:

X _вода = 0,95

Pº _вода = 2,34 kPa

X _захар = 0,05

Pº _захар = 0 kPa

Изчислява се със закона на Раул:

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

Така че:

P _смес = 2,22 kPa

Очевидно е имало депресия в налягането на парата на водата поради ефекта на междумолекулните сили.

Препратки

1. Anne Marie Helmenstine, P. (nd). Определение на закона на Раул. Извлечено от thinkco.com
2. ChemGuide. (SF). Закон на Раул и нелетливи разтвори. Получено от chemguide.co.uk
3. LibreTexts. (SF). Закон на Раул и идеални смеси от течности. Извлечено от chem.libretexts.org
4. Neutrium. (SF). Закон на Раул. Извлечено от neutrium.net
5. Wikipedia. (SF). Закон на Раул. Извлечено от en.wikipedia.org