RAOULT DĖSNIS: KAS TAI YRA, TEIGIAMI IR NEIGIAMI NUKRYPIMAI - CHEMIJA - 2025

„ Raoult“ pasiūlė prancūzų chemikas François-Marie Raoult 1887 m., Jis skirtas paaiškinti dviejų (paprastai idealių) nesimaišančių medžiagų tirpalo garų slėgio elgseną atsižvelgiant į kiekvieno komponento dalinį garų slėgį. esanti šiame.

Yra chemijos dėsniai, kurie naudojami apibūdinti medžiagų elgesį skirtingomis sąlygomis ir paaiškinti reiškinius, su kuriais jie susiję, pasinaudojant moksliškai įrodytais matematiniais modeliais. Raoult'o dėsnis yra vienas iš šių.

François-Marie Raoult

Naudojant paaiškinimą, pagrįstą dujų (arba skysčių) molekulių sąveika, siekiant numatyti garų slėgio elgseną, šis dėsnis naudojamas tiriant neidealius ar tikrus sprendimus, su sąlyga, kad atsižvelgiama į koeficientus, būtinus modeliui ištaisyti. matematiškai ir pritaikykite jį prie neidealių sąlygų.

Iš ko tai susideda?

Raoult'o dėsnis grindžiamas prielaida, kad priimami sprendimai elgiasi idealiai: taip atsitinka todėl, kad šis dėsnis grindžiamas idėja, kad tarpmolekulinės jėgos tarp skirtingų molekulių yra lygios toms, kurios egzistuoja tarp panašių molekulių (kurios ne toks tikslus realybėje).

Tiesą sakant, kuo artimesnis sprendimas idealumui, tuo daugiau galimybių jis turės atitikti šio įstatymo siūlomas savybes.

Šis dėsnis tirpalo garų slėgį susieja su nelakia tirpia medžiaga, teigdamas, kad jis bus lygus grynos tirpios medžiagos garų slėgiui toje temperatūroje, padaugintam iš jo molinės frakcijos. Tai matematiškai išreiškiama atskirai vienai sudedamajai daliai:

P _i = Pº _i . X _i

Šia išraiška P _i yra lygus i komponento daliniam garų slėgiui dujų mišinyje, Pº _i yra gryno i komponento garų slėgis, o X _i yra i komponento molinė frakcija mišinyje.

Tuo pačiu būdu, kai tirpale yra keli komponentai ir jie pasiekia pusiausvyros būseną, bendrą tirpalo garų slėgį galima apskaičiuoti derinant Raoult dėsnį su Dalton:

P = Pº X + Pº _B X _B + Pº _C X _c …

Panašiai ir tirpaluose, kuriuose yra tik viena tirpi medžiaga ir tirpiklis, įstatymas gali būti suformuluotas taip, kaip parodyta toliau:

P _A = (1-X _B ) x Pº _A

Teigiami ir neigiami nukrypimai

Sprendimai, kurie gali būti tiriami pagal šį dėsnį, paprastai turėtų elgtis idealiai, nes jų molekulių sąveika yra maža ir leidžia daryti prielaidas, kad visame tirpale be išimties yra tos pačios savybės.

Tačiau idealių sprendimų realybėje praktiškai nėra, todėl į skaičiavimus, kurie atspindi tarpmolekulinę sąveiką, reikia įtraukti du koeficientus. Tai yra fugaity koeficientas ir aktyvumo koeficientas.

Šia prasme nukrypimai nuo Raoult dėsnio yra apibrėžiami kaip teigiami arba neigiami, atsižvelgiant į tuo metu gautus rezultatus.

Teigiami nukrypimai

Teigiami nukrypimai nuo Raoult dėsnio atsiranda tada, kai tirpalo garų slėgis yra didesnis nei apskaičiuotas pagal Raoult dėsnį.

Tai atsitinka, kai sanglaudos jėgos tarp panašių molekulių yra didesnės nei tos pačios jėgos tarp skirtingų molekulių. Tokiu atveju abu komponentai lengviau garuoja.

Šis nuokrypis garų slėgio kreivėje vertinamas kaip maksimalus tam tikros kompozicijos taškas, sudarantis teigiamą azeotropą.

Azeotropas yra skystas dviejų ar daugiau cheminių junginių mišinys, veikiantis taip, lyg jis būtų sudarytas iš vieno komponento, ir kuris išgaruoja nekeisdamas savo sudėties.

Neigiami nukrypimai

Neigiami nukrypimai nuo Raoult dėsnio atsiranda tada, kai mišinio garų slėgis yra mažesnis, nei tikėtasi atlikus skaičiavimus pagal įstatymą.

Šie nukrypimai atsiranda, kai sanglaudos jėgos tarp mišinio molekulių yra didesnės nei vidutinės jėgos tarp grynų skysčių dalelių.

Dėl tokio tipo nuokrypio kiekvienas komponentas sulaikomas skystoje būsenoje patrauklomis jėgomis, didesnėmis už grynos medžiagos būsenas, todėl sistemoje sumažėja dalinis garų slėgis.

Neigiami azeotropai garų slėgio kreivėse parodo minimalų tašką ir parodo giminingumą tarp dviejų ar daugiau mišinyje esančių komponentų.

Pavyzdžiai

Raoult'o dėsnis paprastai naudojamas tirpalo slėgiui apskaičiuoti, remiantis jo tarpmolekulinėmis jėgomis, palyginant apskaičiuotas vertes su realiomis vertėmis, kad būtų galima daryti išvadą, ar yra kokių nors nuokrypių ir ar jis turėtų būti teigiamas, ar neigiamas. Žemiau yra du Raoult dėsnio taikymo pavyzdžiai:

Pagrindinis mišinys

Šis mišinys, sudarytas iš propano ir butano, rodo apytikslį garų slėgį. Mes galime manyti, kad abu komponentai jo lygiomis dalimis (50–50) yra 40 ° C temperatūroje:

X _propanas = 0,5

Pº _propanas = 1352,1 kPa

X _butanas = 0,5

P _butanas = 377,6 kPa

Jis apskaičiuojamas pagal Raoult dėsnį:

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

Taigi, kad:

P _mišinys = 864,8 kPa

Dvejetainis mišinys su nelakiaja tirpia medžiaga

Kartais nutinka taip, kad mišinyje esanti tirpi medžiaga yra nelaidi, todėl norint suprasti garų slėgio elgseną, naudojamas dėsnis.

Jei vandens ir cukraus mišinys yra atitinkamai 95% ir 5%, esant normalioms temperatūroms:

X _vanduo = 0,95

Pº _vanduo = 2,34 kPa

X _cukrus = 0,05

Pº _cukrus = 0 kPa

Jis apskaičiuojamas pagal Raoult dėsnį:

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

Taigi, kad:

P _mišinys = 2,22 kPa

Dėl tarpmolekulinių jėgų poveikio akivaizdžiai sumažėjo vandens garų slėgis.

Nuorodos

1. Anne Marie Helmenstine, P. (antra). Raoult'o dėsnio apibrėžimas. Gauta iš „domaco.com“
2. „ChemGuide“. (sf). Raoult'o dėsnis ir nelakieji tirpikliai. Gauta iš chemguide.co.uk
3. „LibreTexts“. (sf). Raoult'o dėsnis ir idealūs skysčių mišiniai. Gauta iš chem.libretexts.org
4. Neutrumas. (sf). Raulo įstatymas. Gauta iš neutrium.net
5. Vikipedija. (sf). Raulo įstatymas. Gauta iš en.wikipedia.org