RAOULTS LOV: HVAD ER DET, POSITIVE OG NEGATIVE AFVIGELSER - KEMI - 2025

Den Raoult blev foreslået af den franske kemiker François-Marie Raoult i 1887, og tjener til at forklare adfærd damptrykket af en opløsning af to (typisk ideel) blandbare stoffer ifølge det partielle damptryk af hver komponent til stede i dette.

Der er kemiske love, der bruges til at beskrive stoffers adfærd under forskellige betingelser og forklare de fænomener, de er involveret i, ved hjælp af videnskabeligt beviste matematiske modeller. Raoults lovgivning er en af ​​disse.

François-Marie Raoult

Ved hjælp af en forklaring baseret på samspillet mellem molekylerne i gasser (eller væsker) til at forudsige opførslen af ​​damptryk, anvendes denne lov til at undersøge ikke-ideelle eller reelle løsninger, forudsat at de koefficienter, der er nødvendige for at korrigere modellen, overvejes. matematisk og juster det til ikke-ideelle forhold.

Hvad består det af?

Raoults lov er baseret på antagelsen om, at de involverede løsninger opfører sig på en ideel måde: dette sker, fordi denne lov er baseret på ideen om, at de intermolekylære kræfter mellem forskellige molekyler er lig med dem, der findes mellem lignende molekyler (som ikke så nøjagtig i virkeligheden).

Jo nærmere en løsning nærmer sig idealiteten, jo større mulighed vil den have til at overholde de egenskaber, der er foreslået i denne lov.

Denne lov vedrører damptrykket i en opløsning med et ikke-flygtigt opløst stof, idet det anføres, at det vil være lig med damptrykket for det rene opløste stof ved denne temperatur ganget med dens molfraktion. Dette udtrykkes i matematiske termer for en enkelt komponent som følger:

P _i = Pº _i. X _i

I dette udtryk P _i er lig med det partielle damptryk af bestanddel ii gasblandingen, Pº _i er damptrykket af rent bestanddel i, og X _i er molfraktionen af bestanddel ii blandingen.

På samme måde, når der er flere komponenter i en opløsning, og de har nået en balance i ligevægt, kan det totale damptryk af opløsningen beregnes ved at kombinere Raoults lov med Dalton:

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

Ligeledes kan lovgivningen i de opløsninger, hvor kun et opløst stof og opløsningsmidlet er til stede, formuleres som vist nedenfor:

P _A = (1-X _B) x Pº _A

Positive og negative afvigelser

De opløsninger, der kan studeres med denne lov, skal normalt opføre sig på en ideel måde, da interaktionen mellem deres molekyler er små og tillader, at de samme egenskaber antages i hele opløsningen uden undtagelse.

Imidlertid er ideelle løsninger praktisk taget ikke-eksisterende i virkeligheden, så to koefficienter skal indarbejdes i beregningerne, der repræsenterer intermolekylære interaktioner. Disse er fugacitetskoefficienten og aktivitetskoefficienten.

I denne forstand defineres afvigelser med hensyn til Raoults lov som positive eller negative, afhængigt af de opnåede resultater på det tidspunkt.

Positive afvigelser

Positive afvigelser med hensyn til Raoults lov forekommer, når opløsningens damptryk er større end beregnet med Raoults lov.

Dette sker, når samhørighedskræfterne mellem lignende molekyler er større end de samme kræfter mellem forskellige molekyler. I dette tilfælde fordamper begge komponenter lettere.

Denne afvigelse ses i damptrykskurven som et maksimalt punkt i en bestemt sammensætning, hvilket danner en positiv azeotrop.

Azeotroppen er en flydende blanding af to eller flere kemiske forbindelser, der opfører sig som om den var sammensat af en enkelt komponent, og som fordamper uden at ændre dens sammensætning.

Negative afvigelser

Negative afvigelser med hensyn til Raoults lov forekommer, når blandingens damptryk er lavere end forventet efter beregning med loven.

Disse afvigelser vises, når samhørighedskræfterne mellem molekylerne i blandingen er større end de gennemsnitlige kræfter mellem væskens partikler i deres rene tilstand.

Denne type afvigelse genererer en tilbageholdelse af hver komponent i dens flydende tilstand ved attraktive kræfter, der er større end stoffets i dens rene tilstand, således at partiets tryk af dampen i systemet reduceres.

De negative azeotroper i damptrykskurverne repræsenterer et minimumspunkt og viser en affinitet mellem de to eller flere komponenter involveret i blandingen.

eksempler

Raoults lov er ofte brugt til at beregne trykket af en løsning baseret på dets intermolekylære kræfter, sammenligne de beregnede værdier med reelle værdier for at konkludere, om der er nogen afvigelser, og om den skal være positiv eller negativ. Nedenfor er to eksempler på anvendelser af Raoults lov:

Grundlæggende blanding

Den følgende blanding, der består af propan og butan, repræsenterer en tilnærmelse af damptrykket, og vi kan antage, at begge komponenter findes i lige store proportioner inden i den (50-50), ved en temperatur på 40 ºC:

X _propan = 0,5

Pº _propan = 1352,1 kPa

X _butan = 0,5

Pº _butan = 377,6 kPa

Det beregnes med Raoults lov:

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

Så det:

P- _blanding = 864,8 kPa

Binær blanding med ikke-flygtigt opløst stof

Nogle gange sker det, at opløsningen i blandingen er ikke-flygtig, så loven bruges til at forstå opførslen af ​​damptryk.

Givet en blanding af vand og sukker i forhold på henholdsvis 95% og 5% og under normale temperaturforhold:

X _vand = 0,95

Pº _vand = 2,34 kPa

X _sukker = 0,05

Pº _sukker = 0 kPa

Det beregnes med Raoults lov:

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

Så det:

P- _blanding = 2,22 kPa

Det er klart, at der har været en depression i vandets damptryk på grund af virkningerne af intermolekylære kræfter.

Referencer

1. Anne Marie Helmenstine, P. (nd). Raoults lovdefinition. Hentet fra thoughtco.com
2. ChemGuide. (Sf). Raoults lov og ikke-flygtige opløsninger. Hentet fra chemguide.co.uk
3. LibreTexts. (Sf). Raoults lov og ideelle blandinger af væsker. Hentet fra chem.libretexts.org
4. Neutrium. (Sf). Raoults lov. Hentet fra neutrium.net
5. Wikipedia. (Sf). Raoults lov. Hentet fra en.wikipedia.org