Закон Рауля, в чем он состоит, положительные и отрицательные отклонения



Закон Рауля был предложен французским химиком Франсуа-Мари Раулем в 1887 году и служит для объяснения поведения давления паров раствора двух смешивающихся веществ (обычно идеальных) в зависимости от парциального давления паров каждого компонента, присутствующего в этом.

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

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

индекс

  • 1 Из чего он состоит??
  • 2 положительных и отрицательных отклонения
    • 2.1 Положительные отклонения
    • 2.2 Отрицательные отклонения
  • 3 примера
    • 3.1 Основная смесь
    • 3.2 Бинарная смесь с нелетучим растворенным веществом
  • 4 Ссылки

Из чего он состоит??

Закон Рауля основан на предположении, что соответствующие решения ведут себя идеальным образом: это происходит потому, что этот закон основан на идее, что межмолекулярные силы между различными молекулами такие же, как между одинаковыми молекулами (которые это не так удачно в реальности).

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

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

PЯ = PºЯ . XЯ

В этом выражении PЯ равно парциальному давлению паров компонента i в газовой смеси, PºЯ давление паров чистого компонента i и XЯ мольная доля компонента i в смеси.

Таким же образом, когда у вас есть несколько компонентов в растворе, и они достигли состояния равновесия, вы можете рассчитать общее давление паров раствора, комбинируя закон Рауля с законом Далтона:

P = PºX + PºВXВ + PºСXс...

Кроме того, в тех растворах, где присутствуют только одно растворенное вещество и растворитель, закон может быть сформулирован, как показано ниже:

P = (1-XВ) x Pº

Положительные и отрицательные отклонения

Решения, которые могут быть изучены с этим законом, обычно должны вести себя идеально, поскольку взаимодействия между их молекулами малы и позволяют одинаковым свойствам быть принятыми во всем решении без исключения..

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

В этом смысле отклонения относительно закона Рауля определяются как положительные или отрицательные, в зависимости от результатов, полученных в то время.

Положительные отклонения

Положительные отклонения по закону Рауля возникают, когда давление пара раствора больше, чем было рассчитано по закону Рауля.

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

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

Азеотроп представляет собой жидкую смесь двух или более химических соединений, которая ведет себя так, как будто она образована одним компонентом, и которая испаряется без изменения состава..

Отрицательные отклонения

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

Эти отклонения появляются, когда силы сцепления между молекулами смеси больше, чем среднее значение сил между частицами жидкостей в их чистом состоянии..

Этот тип отклонения приводит к удержанию каждого компонента в его жидком состоянии под действием сил притяжения, превышающих силы вещества в его чистом состоянии, так что парциальное давление пара в системе уменьшается.

Отрицательные азеотропы на кривых давления пара представляют минимальную точку и демонстрируют сродство между двумя или более компонентами, участвующими в смеси..

примеров

Закон Рауля обычно используется для расчета давления раствора на основе его межмолекулярных сил, сравнивая вычисленные значения с реальными значениями, чтобы определить, есть ли отклонение и должно ли оно быть положительным или отрицательным. Ниже приведены два примера использования закона Рауля:

Основная смесь

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

Xпропан = 0,5

Pºпропан = 1352,1 кПа

Xбутан = 0,5

Pºбутан = 377,6 кПа

Он рассчитывается по закону Рауля:

Pсмесь = (0,5 х 377,6 кПа) + (0,5 х 1352,1 кПа)

Итак:

Pсмесь = 864,8 кПа

Бинарная смесь с нелетучим растворенным веществом

Иногда случается, что растворенное вещество смеси является нелетучим, поэтому для понимания поведения давления пара используется закон.

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

Xвода = 0,95

Pºвода = 2,34 кПа

Xсахар = 0,05

Pºсахар = 0 кПа

Он рассчитывается по закону Рауля:

Pсмесь = (0,95 х 2,34 кПа) + (0,05 х 0 кПа)

Итак:

Pсмесь = 2,22 кПа

Очевидно, что произошло снижение давления водяного пара из-за воздействия межмолекулярных сил.

ссылки

  1. Anne Marie Helmenstine, P. (s.f.). Определение закона Рауля. Получено с мысли
  2. ChemGuide. (Н.Д.). Закон Рауля и нелетучие вещества. Получено с chemguide.co.uk
  3. LibreTexts. (Н.Д.). Закон Рауля и идеальные смеси жидкостей. Получено с сайта chem.libretexts.org
  4. Neutrium. (Н.Д.). Закон Рауля. Получено с neutrium.net
  5. Wikipedia. (Н.Д.). Закон Рауля. Получено с en.wikipedia.org