กฎของ Raoult: มันคืออะไรการเบี่ยงเบนเชิงบวกและเชิงลบ

กฎของ Raoult ได้รับการเสนอโดยนักเคมีชาวฝรั่งเศสFrançois-Marie Raoult ในปี 1887 และทำหน้าที่อธิบายพฤติกรรมของแรงดันไอของสารละลายสองสารที่ละลายได้ อยู่ในนี้

มีกฎหมายทางเคมีที่ใช้อธิบายพฤติกรรมของสารในสภาวะต่าง ๆ และอธิบายปรากฏการณ์ที่เกี่ยวข้องโดยใช้แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่ได้รับการพิสูจน์ทางวิทยาศาสตร์ กฎหมายของ Raoult เป็นหนึ่งในสิ่งเหล่านี้

การใช้คำอธิบายตามปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลของก๊าซ (หรือของเหลว) เพื่อทำนายพฤติกรรมของแรงดันไอกฎหมายนี้ถูกใช้เพื่อศึกษาวิธีแก้ปัญหาที่ไม่เหมาะหรือจริงโดยมีเงื่อนไขว่าค่าสัมประสิทธิ์ที่จำเป็นถูกพิจารณาเพื่อแก้ไขแบบจำลอง ทางคณิตศาสตร์และปรับให้เข้ากับสภาพที่ไม่เหมาะ

มันประกอบด้วยอะไร?

กฎของ Raoult นั้นตั้งอยู่บนสมมติฐานที่ว่าการแก้ปัญหาที่เกี่ยวข้องนั้นมีวิธีการในอุดมคติ: สิ่งนี้เกิดขึ้นเพราะกฎนี้มีพื้นฐานมาจากความคิดที่ว่าแรงระหว่างโมเลกุลระหว่างโมเลกุลที่แตกต่างกันนั้นเหมือนกับโมเลกุลระหว่างโมเลกุล มันไม่ประสบความสำเร็จในความเป็นจริง)

ในความเป็นจริงการแก้ปัญหาอย่างใกล้ชิดมาถึงอุดมการณ์ยิ่งมีโอกาสมากขึ้นที่จะต้องปฏิบัติตามลักษณะที่เสนอโดยกฎหมายนี้

กฎหมายนี้เกี่ยวข้องกับความดันไอของสารละลายด้วยตัวทำละลายที่ไม่ระเหยซึ่งระบุว่าจะเท่ากับความดันไอของตัวถูกละลายบริสุทธิ์ที่อุณหภูมินั้นคูณด้วยเศษส่วนของกราม สิ่งนี้แสดงเป็นคำเชิงคณิตศาสตร์สำหรับองค์ประกอบเดียวด้วยวิธีดังต่อไปนี้:

P i = Pº i ฉัน

ในการแสดงออกนี้ P i เท่ากับความดันไอบางส่วนขององค์ประกอบ i ในส่วนผสมของก๊าซPº i คือความดันไอขององค์ประกอบบริสุทธิ์ i และ X i คือเศษส่วนโมลขององค์ประกอบ i ในส่วนผสม

ในทำนองเดียวกันเมื่อคุณมีส่วนประกอบหลายอย่างในสารละลายและถึงสภาวะสมดุลคุณสามารถคำนวณความดันไอทั้งหมดของโซลูชันโดยรวมกฎหมายของ Raoult กับ Dalton's:

P = Pº A X A + Pº B X B + Pº C X c ...

นอกจากนี้ในการแก้ปัญหาเหล่านั้นที่มีเพียงหนึ่งตัวทำละลายและตัวทำละลายที่มีอยู่กฎหมายสามารถกำหนดได้ดังต่อไปนี้:

P A = (1-X B ) x Pº A

การเบี่ยงเบนเชิงบวกและลบ

วิธีแก้ปัญหาที่สามารถศึกษาได้ด้วยกฎหมายนี้โดยปกติควรทำตัวดีเลิศเนื่องจากปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลของพวกมันมีขนาดเล็กและทำให้คุณสมบัติเดียวกันสามารถสันนิษฐานได้ตลอดการแก้ปัญหาโดยไม่มีข้อยกเว้น

อย่างไรก็ตามทางออกในอุดมคตินั้นแทบจะไม่มีอยู่จริงในความเป็นจริงดังนั้นค่าสัมประสิทธิ์สองประการจึงต้องรวมเข้ากับการคำนวณที่แสดงถึงปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุล เหล่านี้คือค่าสัมประสิทธิ์การดึงข้อมูลและค่าสัมประสิทธิ์กิจกรรม

ในแง่นี้การเบี่ยงเบนที่เกี่ยวข้องกับกฎหมายของ Raoult นั้นถูกกำหนดเป็นบวกหรือลบขึ้นอยู่กับผลลัพธ์ที่ได้รับในขณะนั้น

การเบี่ยงเบนเชิงบวก

การเบี่ยงเบนเชิงบวกจากกฎของ Raoult เกิดขึ้นเมื่อความดันไอของสารละลายมากกว่าที่คำนวณโดยกฎของ Raoult

สิ่งนี้จะเกิดขึ้นเมื่อแรงเชื่อมโยงระหว่างโมเลกุลที่คล้ายกันมากกว่าแรงที่เหมือนกันระหว่างโมเลกุลที่ต่างกัน ในกรณีนี้ส่วนประกอบทั้งสองระเหยได้ง่ายขึ้น

การเบี่ยงเบนนี้จะเห็นได้ในโค้งความดันไอเป็นจุดสูงสุดในองค์ประกอบเฉพาะทำให้เกิด azeotrope เป็นบวก

azeotrope เป็นส่วนผสมของเหลวของสารเคมีสองชนิดขึ้นไปที่มีพฤติกรรมราวกับว่ามันถูกสร้างขึ้นโดยองค์ประกอบเดียวและระเหยได้โดยไม่ต้องเปลี่ยนองค์ประกอบ

การเบี่ยงเบนเชิงลบ

การเบี่ยงเบนเชิงลบจากกฎของ Raoult เกิดขึ้นเมื่อความดันไอของส่วนผสมต่ำกว่าที่คาดไว้หลังจากการคำนวณตามกฎหมาย

การเบี่ยงเบนเหล่านี้จะปรากฏขึ้นเมื่อแรงยึดเกาะระหว่างโมเลกุลของส่วนผสมนั้นมากกว่าแรงเฉลี่ยระหว่างอนุภาคของของเหลวที่อยู่ในสถานะบริสุทธิ์

การเบี่ยงเบนประเภทนี้สร้างการกักเก็บส่วนประกอบแต่ละส่วนในสถานะของเหลวโดยแรงดึงดูดที่น่าสนใจมากกว่าของสารในสถานะบริสุทธิ์เพื่อให้ความดันไอบางส่วนของระบบลดลง

azeotropes เชิงลบในเส้นโค้งความดันไอเป็นตัวแทนของจุดต่ำสุดและแสดงให้เห็นถึงความสัมพันธ์ระหว่างสองคนหรือมากกว่าส่วนประกอบที่เกี่ยวข้องในการผสม

ตัวอย่าง

กฎของ Raoult มักถูกใช้เพื่อคำนวณความดันของสารละลายโดยยึดตามแรงระหว่างโมเลกุลการเปรียบเทียบค่าที่คำนวณได้กับค่าจริงเพื่อสรุปว่ามีการเบี่ยงเบนใด ๆ หรือไม่และควรจะเป็นบวกหรือลบ ด้านล่างนี้เป็นตัวอย่างการใช้งานกฎหมายของ Raoult:

ส่วนผสมพื้นฐาน

ส่วนผสมต่อไปนี้ประกอบด้วยโพรเพนและบิวเทนแสดงถึงการประมาณความดันไอและเราสามารถสรุปได้ว่าส่วนประกอบทั้งสองอยู่ในสัดส่วนที่เท่ากันภายใน (50-50) ที่อุณหภูมิ 40 ° C:

X โพรเพน = 0.5

โพรเพน P = 1352.1 kPa

X บิวเทน = 0.5

Pº butano = 377.6 kPa

มันคำนวณตามกฎของ Raoult:

P mix = (0.5 x 377.6 kPa) + (0.5 x 1352.1 kPa)

ดังนั้น:

P ผสม = 864.8 kPa

ส่วนผสมแบบไบนารีที่มีตัวถูกละลายแบบไม่ระเหย

บางครั้งมันเกิดขึ้นที่ตัวถูกละลายของส่วนผสมไม่ระเหยดังนั้นกฎหมายจะใช้ในการทำความเข้าใจพฤติกรรมของความดันไอ

ได้รับส่วนผสมของน้ำและน้ำตาลในสัดส่วน 95% และ 5% ตามลำดับและภายใต้สภาวะอุณหภูมิปกติ:

X water = 0.95

น้ำ = 2.34 kPa

X sugar = 0.05

sugar = 0 kPa

มันคำนวณตามกฎของ Raoult:

P mix = (0.95 x 2.34 kPa) + (0.05 x 0 kPa)

ดังนั้น:

P ผสม = 2.22 kPa

เห็นได้ชัดว่าเกิดภาวะซึมเศร้าของแรงดันไอน้ำจากผลของแรงระหว่างโมเลกุล