LEGEA LUI RAOULT: CE ESTE ACEASTA, ABATERI POZITIVE ȘI NEGATIVE - CHIMIE - 2025

Raoult a fost propus de chimistul francez François-Marie Raoult în 1887, și servește pentru a explica comportamentul presiunii de vapori a unei soluții de două ( de obicei ideale) substanțe nemiscibile în conformitate cu presiunea parțială a vaporilor a fiecărei componente prezent în aceasta.

Există legi ale chimiei care sunt utilizate pentru a descrie comportamentul substanțelor în diferite condiții și pentru a explica fenomenele în care acestea sunt implicate, folosind modele matematice dovedite științific. Legea lui Raoult este una dintre acestea.

François-Marie Raoult

Folosind o explicație bazată pe interacțiunile dintre moleculele de gaze (sau lichide) pentru a prezice comportamentul presiunilor de vapori, această lege este utilizată pentru a studia soluții non-ideale sau reale, cu condiția să se ia în considerare coeficienții necesari pentru corectarea modelului. matematice și ajustați-l la condiții neideale.

În ce constă?

Legea lui Raoult se bazează pe presupunerea că soluțiile implicate se comportă într-un mod ideal: acest lucru se întâmplă deoarece această lege se bazează pe ideea că forțele intermoleculare dintre molecule diferite sunt egale cu cele care există între molecule similare (care nu atât de exact în realitate).

De fapt, cu cât o soluție se apropie de idealitate, cu atât va avea mai multe oportunități de a respecta caracteristicile propuse de această lege.

Această lege relaționează presiunea de vapori a unei soluții cu un solut non-volatil, precizând că va fi egală cu presiunea de vapori a acelui solut pur la temperatura respectivă, înmulțit cu fracția sa molară. Aceasta este exprimată în termeni matematici pentru o singură componentă, după cum urmează:

P _i = Pº _i . X _i

În această expresie P _i este egală cu presiunea parțială a vaporilor de i component în amestecul de gaz, Pº _i este presiunea de vapori a i pure component și X _i este fracția molară a i component în amestec.

În același mod, atunci când există mai multe componente într-o soluție și au ajuns la o stare de echilibru, presiunea totală de vapori a soluției poate fi calculată combinând legea lui Raoult cu cea a lui Dalton:

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

De asemenea, în acele soluții în care sunt prezente doar un solut și solventul, legea poate fi formulată așa cum se arată mai jos:

P _A = (1-X _B ) x Pº _A

Abateri pozitive și negative

Soluțiile care pot fi studiate cu această lege ar trebui să se comporte în mod normal într-un mod ideal, deoarece interacțiunile dintre moleculele lor sunt mici și permit asumarea acelorași proprietăți pe întreaga soluție, fără excepție.

Cu toate acestea, soluțiile ideale sunt practic inexistente în realitate, astfel încât doi coeficienți trebuie să fie incluși în calculele care reprezintă interacțiunile intermoleculare. Acestea sunt coeficientul de fugacitate și coeficientul de activitate.

În acest sens, abaterile față de legea lui Raoult sunt definite ca pozitive sau negative, în funcție de rezultatele obținute la momentul respectiv.

Abateri pozitive

Abaterile pozitive cu privire la legea lui Raoult apar atunci când presiunea de vapori a soluției este mai mare decât cea calculată cu legea lui Raoult.

Acest lucru se întâmplă atunci când forțele de coeziune între molecule similare sunt mai mari decât aceleași forțe între molecule diferite. În acest caz, ambele componente se vaporizează mai ușor.

Această deviere este văzută în curba presiunii de vapori ca un punct maxim într-o compoziție particulară, formând un azeotrop pozitiv.

Azeotropul este un amestec lichid format din doi sau mai mulți compuși chimici, care se comportă ca și cum ar fi format dintr-o singură componentă și care se evaporă fără a-și schimba compoziția.

Abateri negative

Abaterile negative față de legea lui Raoult apar atunci când presiunea de vapori a amestecului este mai mică decât cea preconizată după calculul cu legea.

Aceste abateri apar atunci când forțele de coeziune dintre moleculele amestecului sunt mai mari decât forțele medii dintre particulele lichidelor în stare pură.

Acest tip de abatere generează o retenție a fiecărei componente în starea sa lichidă prin forțe atractive mai mari decât cele ale substanței în stare pură, prin urmare, presiunea parțială a vaporilor din sistem este redusă.

Azeotropele negative din curbele de presiune a vaporilor reprezintă un punct minim și demonstrează o afinitate între cele două sau mai multe componente implicate în amestec.

Exemple

Legea lui Raoult este folosită în mod obișnuit pentru a calcula presiunea unei soluții pe baza forțelor sale intermoleculare, comparând valorile calculate cu valorile reale pentru a concluziona dacă există vreo abatere și dacă ar trebui să fie pozitivă sau negativă. Mai jos sunt două exemple de utilizări ale legii lui Raoult:

Amestec de bază

Următorul amestec, format din propan și butan, reprezintă o aproximare a presiunii vaporilor și putem presupune că ambele componente se găsesc în proporții egale în interiorul acestuia (50-50), la o temperatură de 40 ºC:

X _propan = 0,5

Pº _propan = 1352.1 kPa

X _butan = 0,5

Pº _butan = 377,6 kPa

Se calculează cu legea lui Raoult:

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

Astfel încât:

P _amestec = 864,8 kPa

Amestec binar cu solut nevolatil

Uneori se întâmplă ca solutul din amestec să nu fie volatil, astfel încât legea este utilizată pentru a înțelege comportamentul presiunii vaporilor.

Având în vedere un amestec de apă și zahăr în proporții de 95% și respectiv 5% și în condiții normale de temperatură:

X _apă = 0,95

_Apă Pº = 2,34 kPa

X _zahăr = 0,05

_Zahăr pº = 0 kPa

Se calculează cu legea lui Raoult:

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

Astfel încât:

P _amestec = 2,22 kPa

În mod evident, a existat o depresie a presiunii de vapori a apei din cauza efectelor forțelor intermoleculare.

Referințe

1. Anne Marie Helmenstine, P. (nd). Definiția legii lui Raoult. Preluat de la thinkco.com
2. ChemGuide. (Sf). Legea lui Raoult și soluțiile nevolatile. Preluat din chemguide.co.uk
3. LibreTexts. (Sf). Legea lui Raoult și amestecuri ideale de lichide. Preluat de la chem.libretexts.org
4. Neutrium. (Sf). Legea lui Raoult. Preluat de pe neutrium.net
5. Wikipedia. (Sf). Legea lui Raoult. Preluat de pe en.wikipedia.org