RAOULTIN LAKI: MIKÄ SE ON, POSITIIVISET JA NEGATIIVISET POIKKEAMAT - KEMIA - 2026

Raoult ehdotti Ranskan kemisti François-Marie Raoult 1887, ja sen tarkoituksena on selittää käyttäytymistä höyrynpaine liuosta, jossa oli kaksi (tyypillisesti ihanteellinen) sekoittumattomasta aineesta mukaisesti osahöyrynpaine kunkin komponentin läsnä tässä.

On olemassa kemialakeja, joita käytetään kuvaamaan aineiden käyttäytymistä eri olosuhteissa ja selittämään ilmiöitä, joihin ne liittyvät, käyttämällä tieteellisesti todistettuja matemaattisia malleja. Raoultin laki on yksi näistä.

François-Marie Raoult

Käyttämällä selitystä, joka perustuu kaasujen (tai nesteiden) molekyylien vuorovaikutukseen ennustaakseen höyrynpaineiden käyttäytymistä, tätä lakia käytetään tutkimaan ei-ihanteellisia tai todellisia ratkaisuja, edellyttäen että mallin korjaamiseksi tarvittavat kertoimet otetaan huomioon. matemaattinen ja säädä se ei-ihanteellisiin olosuhteisiin.

Mistä se koostuu?

Raoultin laki perustuu oletukseen, että ratkaisut käyttäytyvät ihanteellisella tavalla: näin tapahtuu, koska tämä laki perustuu ajatukseen, että eri molekyylien väliset molekyylien väliset voimat ovat samat kuin samanlaisten molekyylien välillä (jotka ei niin tarkka todellisuudessa).

Itse asiassa mitä lähempänä ratkaisu lähestyy ihannetta, sitä enemmän mahdollisuuksia sillä on noudattaa tämän lain ehdottamia ominaisuuksia.

Tämä laki koskee liuoksen höyrynpainetta haihtumattomalle liuenneelle aineelle, sanomalla, että se on yhtä suuri kuin puhtaan liukenevan aineen höyrynpaine kyseisessä lämpötilassa kerrottuna sen moolijakeella. Tämä ilmaistaan ​​matemaattisesti yhden komponentin suhteen seuraavasti:

P _i = P _{i i}. X _i

Tässä ilmauksella P _i on yhtä suuri kuin osahöyrynpaine komponentin i kaasuseoksessa, Pº _i on höyrynpaine puhtaan komponentin i, ja X _i on mooliosuus komponentin i seoksessa.

Samalla tavalla, kun ratkaisussa on useita komponentteja ja ne ovat saavuttaneet tasapainotilan, liuoksen kokonaishöyrynpaine voidaan laskea yhdistämällä Raoultin laki Daltonin kanssa:

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

Samoin niissä liuoksissa, joissa on vain yksi liuennut aine ja liuotin, laki voidaan muotoilla alla esitetyllä tavalla:

P = (1-X _B) x Pº

Positiiviset ja negatiiviset poikkeamat

Ratkaisujen kanssa, joita voidaan tutkia tällä lailla, tulisi normaalisti toimia ideaalisesti, koska niiden molekyylien väliset vuorovaikutukset ovat pieniä ja niiden avulla voidaan olettaa samat ominaisuudet koko ratkaisussa poikkeuksetta.

Ihanteellisia ratkaisuja ei tosiasiassa kuitenkaan ole käytännöllisesti katsoen ole olemassa, joten kaksi kertointa on sisällytettävä laskelmiin, jotka edustavat molekyylien välisiä vuorovaikutuksia. Nämä ovat fugacity-kerroin ja aktiivisuuskerroin.

Tässä mielessä Raoultin lakiin liittyvät poikkeamat määritellään positiivisiksi tai negatiivisiksi tuolloin saatujen tulosten mukaan.

Positiiviset poikkeamat

Positiiviset poikkeamat Raoultin lakiin nähden tapahtuvat, kun liuoksen höyrynpaine on suurempi kuin Raoultin lailla laskettu.

Tämä tapahtuu, kun samanlaisten molekyylien väliset koheesiovoimat ovat suurempia kuin samat voimat eri molekyylien välillä. Tässä tapauksessa molemmat komponentit höyrystyvät helpommin.

Tämä poikkeama nähdään höyrynpainekäyrässä tietyn koostumuksen maksimipisteenä muodostaen positiivisen atseotroopin.

Atseotrooppi on nestemäinen seos kahdesta tai useammasta kemiallisesta yhdisteestä, joka käyttäytyy ikään kuin se koostuisi yhdestä komponentista ja haihtuisi muuttamatta koostumustaan.

Negatiiviset poikkeamat

Negatiiviset poikkeamat suhteessa Raoultin lakiin esiintyvät, kun seoksen höyrynpaine on alempi kuin odotettiin lailla lasketun jälkeen.

Nämä poikkeamat ilmenevät, kun seoksen molekyylien väliset koheesiovoimat ovat suuremmat kuin nesteiden hiukkasten keskimääräiset voimat puhtaassa tilassa.

Tämän tyyppinen poikkeama aikaansaa jokaisen komponentin pidättämisen nestemäisessä tilassaan houkuttelevilla voimilla, jotka ovat suuremmat kuin aineen puhtaassa tilassa, siksi järjestelmän höyryn osapaine vähenee.

Höyrynpainekäyrien negatiiviset atseotroopit edustavat minimipistettä ja osoittavat affiniteetin kahden tai useamman seokseen osallistuvan komponentin välillä.

esimerkit

Raoultin lakia käytetään yleisesti ratkaisun paineen laskemiseen sen molekyylien välisten voimien perusteella vertaamalla laskettuja arvoja todellisiin arvoihin päätelläksesi, onko poikkeamia ja jos sen pitäisi olla positiivinen vai negatiivinen. Alla on kaksi esimerkkiä Raoultin lain käytöstä:

Perusseos

Seuraava propaanista ja butaanista koostuva seos edustaa likimääräistä höyrynpainetta, ja voidaan olettaa, että molemmat komponentit ovat samansuuruisissa suhteissa siinä (50-50), lämpötilassa 40 ºC:

X- _propaani = 0,5

P _propaani = 1352,1 kPa

X _butaani = 0,5

P _butaani = 377,6 kPa

Se lasketaan Raoultin lailla:

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

Jotta:

P- _seos = 864,8 kPa

Binaariseos haihtumattoman liuenneen aineen kanssa

Joskus käy niin, että seoksessa oleva liuennut aine ei ole haihtuvaa, joten lakia käytetään ymmärtämään höyrynpaineen käyttäytymistä.

Annetaan sekoitus vettä ja sokeria suhteessa 95% ja 5%, ja normaaleissa lämpötiloissa:

X _vesi = 0,95

Pº _vesi = 2,34 kPa

X- _sokeri = 0,05

Pº _sokeri = 0 kPa

Se lasketaan Raoultin lailla:

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

Jotta:

P- _seos = 2,22 kPa

On selvää, että veden höyrynpaine on laskenut molekyylien välisten voimien vaikutuksesta.

Viitteet

1. Anne Marie Helmenstine, P. (toinen). Raoultin lain määritelmä. Haettu osoitteesta gondo.com
2. ChemGuide. (SF). Raoultin laki ja haihtumattomat ratkaisut. Haettu osoitteesta chemguide.co.uk
3. LibreTexts. (SF). Raoultin laki ja ihanteelliset nesteseokset. Haettu osoitteesta chem.libretexts.org
4. Neutrium. (SF). Raoultin laki. Haettu osoitteesta neutrium.net
5. Wikipedia. (SF). Raoultin laki. Haettu osoitteesta en.wikipedia.org