RAOULT TÖRVÉNYE: MI EZ, POZITÍV ÉS NEGATÍV ELTÉRÉSEK - KÉMIA - 2025

A Raoult- ot a francia kémikus, François-Marie Raoult 1887-ben javasolta, és arra szolgál, hogy megmagyarázza két (jellemzően ideális) nem elegyedő anyag oldatának gőznyomásának viselkedését az egyes alkotóelemek részleges gőznyomása szerint jelen van ebben.

Vannak olyan kémiai törvények, amelyek az anyagok viselkedésének leírására szolgálnak különböző körülmények között, és a tudományosan bevált matematikai modellek felhasználásával megmagyarázhatják azokat a jelenségeket, amelyekben részt vesznek. Raoult törvénye ezek egyike.

François-Marie Raoult

A gázok (vagy folyadékok) molekuláinak kölcsönhatásán alapuló magyarázat felhasználásával a gőznyomás viselkedésének előrejelzésére ezt a törvényt alkalmazzák nem ideális vagy valós megoldások tanulmányozására, feltéve, hogy figyelembe veszik a modell javításához szükséges együtthatókat. matematikai, és igazítsa azt nem ideális feltételekhez.

Miből áll?

Raoult törvénye azon a feltevésen alapul, hogy a részt vevő megoldások ideálisan viselkednek: ez azért történik, mert ez a törvény azon az elképzelésen alapul, hogy a különböző molekulák közötti intermolekuláris erők megegyeznek a hasonló molekulák között lévõkkel (amelyek nem olyan pontos a valóságban).

Valójában, minél közelebb van egy megoldás az idealizmushoz, annál nagyobb esélye lesz a törvény által javasolt jellemzők betartására.

Ez a törvény az oldat gőznyomását egy nem illékony oldott anyaggal összekapcsolja, kijelentve, hogy az egyenlő lesz a tiszta oldott anyag gőznyomásával ezen a hőmérsékleten, szorozva mólarányával. Ezt egy komponens matematikai szempontjából fejezik ki az alábbiak szerint:

P _i = Pº _i. X _i

Ebben a kifejezésben P _i egyenlő az i komponens részleges gőznyomásával a gázkeverékben, Pº _i az _i tiszta komponens gőznyomásával, és X _i a keverék i komponens mólaránya.

Ugyanígy, ha egy oldatban több komponens van és egyensúlyi állapotba kerülnek, az oldat teljes gőznyomását kiszámolhatjuk Raoult törvényének és Dalton-féle törvényének kombinálásával:

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

Hasonlóképpen azokban az oldatokban, amelyekben csak egy oldott anyag és oldószer van jelen, a törvény megfogalmazható az alábbiak szerint:

P _A = (1-X _B) x Pº _A

Pozitív és negatív eltérések

Az e törvény szerint tanulmányozható megoldásoknak általában ideális módon kell viselkedniük, mivel a molekulaik kölcsönhatása csekély, és lehetővé teszik, hogy kivétel nélkül az egész oldatban ugyanazokat a tulajdonságokat feltételezzék.

Az ideális megoldások azonban a valóságban gyakorlatilag nem léteznek, ezért két együtthatót kell beépíteni a számításokba, amelyek az intermolekuláris interakciókat képviselik. Ezek a fugacity együttható és az aktivitási együttható.

Ebben az értelemben a Raoult törvényéhez viszonyított eltéréseket pozitívnak vagy negatívnak kell tekinteni, az akkor kapott eredmények függvényében.

Pozitív eltérések

Pozitív eltérések Raoult törvényéhez viszonyítva akkor fordulnak elő, ha az oldat gőznyomása nagyobb, mint a Raoult törvénye kiszámítja.

Ez akkor fordul elő, amikor a hasonló molekulák közötti kohéziós erők nagyobbak, mint a különböző molekulák közötti azonos erők. Ebben az esetben mindkét komponens könnyebben elpárolog.

Ezt a eltérést a gőznyomás-görbén egy adott kompozíció maximális pontjaként tekintik, amely pozitív azeotrópot képez.

Az azotróp két vagy több kémiai vegyület folyékony keveréke, amely úgy viselkedik, mintha egyetlen komponensből állna, és összetételének megváltozása nélkül elpárolog.

Negatív eltérések

Negatív eltérések a Raoult törvényéhez képest akkor fordulnak elő, ha a keverék gőznyomása alacsonyabb, mint amit a törvény általi számítás elvárt.

Ezek az eltérések akkor jelentkeznek, amikor a keverék molekulái közötti kohéziós erő nagyobb, mint a folyadékok részecskéi közötti tiszta állapotban lévő átlagos erők.

Ez a fajta eltérés az egyes alkotóelemek folyadék állapotában való visszatartását vonzza magasabb tényezőkkel, mint az anyag tiszta állapotában, így csökken a gőz parciális nyomása a rendszerben.

A gőznyomás-görbékben lévő negatív azeotrópok egy minimális pontot képviselnek, és affinitást mutatnak a keverékben részt vevő két vagy több alkotóelem között.

Példák

A Raoult-törvényt általában használják a megoldás nyomásának kiszámítására az intermolekuláris erők alapján, a kiszámított értékeket összehasonlítva a valós értékekkel annak megállapításához, hogy van-e eltérés, és ha pozitívnak vagy negatívnak kell lennie. Az alábbiakban két példát mutatunk be a Raoult-törvény használatára:

Alapkeverék

A következő, propánból és butánból álló keverék a gőznyomás közelítését mutatja, és feltételezhetjük, hogy mindkét alkotóelem azonos arányban található meg benne (50-50), 40 ºC hőmérsékleten:

X _propán = 0,5

Pº _propán = 1352,1 kPa

X _bután = 0,5

P _bután = 377,6 kPa

A számítás Raoult törvényével történik:

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

Tehát:

P _keverék = 864,8 kPa

Bináris keverék nem illékony oldott anyaggal

Időnként előfordul, hogy a keverékben lévő oldott anyag nem illékony, így a törvény alkalmazza a gőznyomás viselkedésének megértését.

Víz és cukor keveréke 95%, illetve 5% arányban, normál hőmérsékleti körülmények között:

X _víz = 0,95

Pº _víz = 2,34 kPa

X _cukor = 0,05

Pº _cukor = 0 kPa

A számítás Raoult törvényével történik:

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

Tehát:

P _keverék = 2,22 kPa

Nyilvánvaló, hogy a víz gőznyomása csökkent az intermolekuláris erők hatása miatt.

Irodalom

1. Anne Marie Helmenstine, P. (második). Raoult törvény meghatározása. Visszakeresve a gondolat.hu webhelyről
2. ChemGuide. (Sf). Raoult törvénye és a nem illékony oldott anyagok. Vissza a (z) chemguide.hu webhelyről
3. LibreTexts. (Sf). Raoult törvény és a folyadékok ideális keverékei. A (z) chem.libretexts.org webhelyből származik
4. Neutrium. (Sf). Raoult törvénye. Beolvasva a neutrium.net webhelyről
5. Wikipedia. (Sf). Raoult törvénye. Vissza a (z) en.wikipedia.org oldalról