ЗАКОН РАУЛЯ: ЧТО ЭТО ТАКОЕ, ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЕ И ОТРИЦАТЕЛЬНЫЕ ОТКЛОНЕНИЯ - ХИМИЯ - 2025

Raoult был предложен французским химиком Франсуа-Мари Рауль в 1887 году, и служит для объяснения поведения давления паров раствора (обычно два) идеального несмешивающихся веществ по парциальному давлению паров каждого компонента присутствует в этом.

Существуют законы химии, которые используются для описания поведения веществ в различных условиях и объяснения явлений, в которых они участвуют, с использованием научно доказанных математических моделей. Закон Рауля - один из них.

Франсуа-Мари Рауль

Используя объяснение, основанное на взаимодействиях между молекулами газов (или жидкостей) для прогнозирования поведения давления пара, этот закон используется для изучения неидеальных или реальных решений при условии, что учитываются коэффициенты, необходимые для корректировки модели. математические и приспособьте его к неидеальным условиям.

Из чего он состоит?

Закон Рауля основан на предположении, что рассматриваемые растворы ведут себя идеальным образом: это происходит потому, что этот закон основан на идее о том, что межмолекулярные силы между разными молекулами равны тем, которые существуют между похожими молекулами (которые не так точно в реальности).

Фактически, чем ближе решение к идеальности, тем больше у него будет возможностей соответствовать характеристикам, предлагаемым этим законом.

Этот закон связывает давление пара раствора с нелетучим растворенным веществом, утверждая, что оно будет равно давлению пара этого чистого растворенного вещества при этой температуре, умноженному на его мольную долю. Это выражается математически для одного компонента следующим образом:

P _i = Pº _i . X _я

В этом выражении P _i равно парциальному давлению паров компонента i в газовой смеси, Pº _i - давление пара чистого компонента i, а X _i - мольная доля компонента i в смеси.

Таким же образом, когда в растворе есть несколько компонентов, и они достигли состояния равновесия, полное давление пара раствора можно рассчитать, объединив закон Рауля с законом Дальтона:

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

Аналогичным образом, в тех растворах, где присутствует только одно растворенное вещество и растворитель, закон можно сформулировать, как показано ниже:

P _A = (1-X _B ) x Pº _A

Положительные и отрицательные отклонения

Растворы, которые можно изучать с помощью этого закона, обычно должны вести себя идеальным образом, так как взаимодействия между их молекулами малы и позволяют предполагать одинаковые свойства во всем растворе без исключения.

Однако в действительности идеальных решений практически не существует, поэтому в расчеты необходимо включить два коэффициента, которые представляют межмолекулярные взаимодействия. Это коэффициент летучести и коэффициент активности.

В этом смысле отклонения от закона Рауля определяются как положительные или отрицательные, в зависимости от результатов, полученных на тот момент.

Положительные отклонения

Положительные отклонения от закона Рауля возникают, когда давление пара раствора больше, чем рассчитанное по закону Рауля.

Это происходит, когда силы сцепления между похожими молекулами больше, чем одинаковые силы между разными молекулами. В этом случае оба компонента легче испаряются.

Это отклонение видно на кривой давления пара как точка максимума в конкретном составе, образуя положительный азеотроп.

Азеотроп - это жидкая смесь двух или более химических соединений, которая ведет себя так, как будто она состоит из одного компонента, и которая испаряется, не меняя своего состава.

Отрицательные отклонения

Отрицательные отклонения от закона Рауля возникают, когда давление паров смеси ниже ожидаемого после расчета по закону.

Эти отклонения возникают, когда силы сцепления между молекулами смеси превышают средние силы между частицами жидкостей в их чистом состоянии.

Этот тип отклонения вызывает удержание каждого компонента в жидком состоянии за счет сил притяжения, превышающих силы притяжения вещества в его чистом состоянии, так что парциальное давление пара в системе снижается.

Отрицательные азеотропы на кривых давления пара представляют точку минимума и демонстрируют сродство между двумя или более компонентами, входящими в смесь.

Примеры

Закон Рауля обычно используется для расчета давления раствора на основе его межмолекулярных сил, сравнения вычисленных значений с реальными значениями, чтобы сделать вывод, есть ли какое-либо отклонение и должно ли оно быть положительным или отрицательным. Ниже приведены два примера использования закона Рауля:

Базовая смесь

Следующая смесь, состоящая из пропана и бутана, представляет собой приблизительное значение давления пара, и мы можем предположить, что оба компонента находятся в ней в равных пропорциях (50-50) при температуре 40 ºC:

X _пропан = 0,5

Pº _{пропана} = 1352,1 кПа

Х _бутан = 0,5

Pº _бутана = 377,6 кПа

Он рассчитывается по закону Рауля:

_Смесь P = (0,5 x 377,6 кПа) + (0,5 x 1352,1 кПа)

Так что:

_Смесь P = 864,8 кПа

Бинарная смесь с нелетучим растворенным веществом

Иногда бывает, что растворенное вещество в смеси нелетучее, поэтому закон используется для понимания поведения давления пара.

Для смеси воды и сахара в пропорциях 95% и 5% соответственно и при нормальных температурных условиях:

X _вода = 0,95

Pº _вода = 2,34 кПа

Х _сахар = 0,05

Pº _сахара = 0 кПа

Он рассчитывается по закону Рауля:

_Смесь P = (0,95 x 2,34 кПа) + (0,05 x 0 кПа)

Так что:

_Смесь P = 2,22 кПа

Ясно, что из-за эффектов межмолекулярных сил произошло снижение давления водяного пара.

Ссылки

1. Энн Мари Хелменстайн, П. (nd). Определение закона Рауля. Получено с thinkco.com
2. ChemGuide. (SF). Закон Рауля и нелетучие растворенные вещества. Получено с сайта chemguide.co.uk
3. LibreTexts. (SF). Закон Рауля и идеальные смеси жидкостей. Получено с сайта chem.libretexts.org
4. Neutrium. (SF). Закон Рауля. Получено с Neutrium.net
5. Wikipedia. (SF). Закон Рауля. Получено с en.wikipedia.org