Zasada i formuła RAUALT, przykłady, ćwiczenia

Prawo Rauolta Jest to taki, który służy do wyjaśnienia zejścia lub ograniczenia ciśnienia pary, obecnego na roztworze, z powodu rozpuszczenia nielatywnej substancji rozpuszczonej, takiej jak sól lub związek organiczny.

Prawo to jest również wykorzystywane do analizy i opisania składu lotnych rozpuszczalników w fazie gazowej, zlokalizowanej w przestrzeni na roztworze, który przedstawia ich mieszaninę. Prawo nosi jego imię na cześć swojego twórcy, François-Marie Rauolt (1830–1901).

Diagramy prawa Raault. Linia 1 reprezentuje idealne zachowanie, podczas gdy czerwony i niebieski odpowiadają odpowiednio dodatnim i ujemnym odchyleniom. Źródło: Joanna Kokmider / Public Domena

Prawo Rauolta dotyczy idealnych rozwiązań, które są zgodne z niektórymi cechami, w tym: siły międzycząsteczkowe między równymi cząsteczkami (siły kohezyjne) muszą być równe siłom międzycząsteczkowym między różnymi lub odmiennymi cząsteczkami (siły kleju).

Wiele rozwiązań nie jest idealnych, co wyjaśnia odchylenia prawa Rauolta zaobserwowane w niektórych mieszaninach lotnych rozpuszczalników. Na przykład mieszanka chloroformu (CH₃Cl) i aceton (wybierz₃Coch₃), przedstawia negatywne odchylenie od prawa Raoula.

François-Marie Raault

Ciśnienie pary w fazie gazowej w takich przypadkach jest mniejsze niż przewidywane przez prawo, wyjaśniające przez tworzenie mostów wodoru między składnikami mieszaniny.

[TOC]

Zasada i formuła

Prawo Rauolta wskazuje, że częściowe ciśnienie pary wywierane przez lotny komponent lub rozpuszczalnik mieszaniny gazowej, powyżej roztworu, jest związane z ciśnieniem pary wywieranym przez czysty zmienny składnik lub rozpuszczalnik oraz ich odpowiednie frakcje molowe molowe.

Może ci służyć: nepelometria

Poniższe równanie podsumowuje powyższe:

P_SV = P_SVº · x_SV

Gdzie p_SV Jest to częściowe ciśnienie lotnego rozpuszczalnika w mieszance sody, p_SVº ciśnienie czystego lotnego rozpuszczalnika i x_SV frakcja molowa w roztworze lotnego rozpuszczalnika.

Mieszanina lotnych rozpuszczalników

Jeśli masz mieszaninę dwóch lotnych rozpuszczalników (A i B) w roztworze, możesz obliczyć ciśnienie pary, które powstają w fazie gazowej, powyżej roztworu. Będzie to suma ciśnień częściowych wywieranych przez gazy A i B:

P_DO = X_DO  ·  P_DOº

P_B = X_B · P_Bº

Więc dodając ciśnienie A i B, otrzymujemy całkowite ciśnienie P:

P = x_DO  · P_DOº +x_B · P_Bº

Gdzie p jest ciśnieniem parowym mieszanki sody na górze roztworu, x_DO i x_B frakcje molowe lotnych rozpuszczalników A i B w mieszaninie i P_DOº i p_Bº Współczynniki pary czystych lotnych rozpuszczalników A i B.

Zmniejszone ciśnienie w fazie gazowej z powodu obecności niewolnej substancji rozpuszczonej

Wyrażenie wyraża ciśnienie częściowe lotnego rozpuszczalnika w fazie gazowej:

P = p_DOº · x_DO

W obecności substancji rozpuszczonej B w roztworze frakcja molowa B wyraża się w następujący sposób:

X_B = 1 -x_DO

Następnie, poprzez proste leczenie matematyczne, wyrażenie jest osiągane:

ΔP = p_DOº · x_B  (1)

Gdzie δp jest spadkiem ciśnienia częściowego rozpuszczalnika w fazie gazowej.

Wyrażenie matematyczne (1) wskazuje spadek ciśnienia pary rozpuszczalnika z powodu obecności subłownej substancji rozpuszczonej B. Zmniejszenie ciśnienia pary rozpuszczalnikowej zostało wyjaśnione ze względu na lokalizację cząsteczek substancji rozpuszczonej B na powierzchni roztworu.

Może ci służyć: grupa karbonylowa: charakterystyka, właściwości, nomenklatura, reaktywność

Obecność substancji rozpuszczonych B spowodowałaby spadek stężenia rozpuszczalnika A cząsteczki na powierzchni roztworu, ograniczając jego odparowanie; I wyjaśniając w ten sposób spadek ciśnienia pary w fazie gazowej.

Przykłady

Prawo Rault służy do obliczenia ciśnienia pary lotnego komponentu roztworu, takiego jak etanol, benzen, toluen, etan, propan itp., w przestrzeni na rozwiązaniu.

Można go użyć do obliczenia ciśnienia pary wytwarzanego w przestrzeni na roztworze, w wyniku mieszaniny lotnych płynów, benzenu i toluenu, etanu i propanu, acetonu i etanolu itp.

Ponadto, przy tym prawie, możesz ustalić, jaki będzie spadek ciśnienia pary, jeśli na przykład rozpuści sacharozę w wodzie, będąc subłowną substancją rozpuszczoną.

Rozwiązane ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Oblicz ciśnienie pary przygotowanego roztworu poprzez rozpuszczenie 60 g chlorku sodu (NaCl) w 400 g wodnej (H₂ALBO). Ciśnienie pary wodnej (str_H2Oº) 37 ° C wynosi 47,1 mmHg. Masa cząsteczkowa h₂O = 18 g/mol i masa cząsteczkowa NaCl = 58,5 g/mol.

Najpierw obliczamy mole wody i chlorku sodu w celu ustalenia ich frakcji molowych:

Mole H₂O = gramy h₂O / pm h₂ALBO

= 400 g / (18 g / mol)

= 22,22 moli

Mole NaCl = g NaCl / PM NaCl

= 60 g / (58,5 g / mol)

= 1,03 moli

NaCl jest związkiem elektrolitycznym, który dysocjuje w Na⁺ + Cl^-. Dlatego 1,03 mole nacl dysocjuje się w 1,03 mole Na⁺ i 1,03 mole Cl^-.

Może ci służyć: reakcja Maillard

Mamy wyrażenie:

P_v = X_H2O · P_H2Oº

Dlatego brakuje nam frakcji molowej wody:

X_H2O = Mole H₂O / (mole h₂O +mole na⁺   +   Mole Cl^-)

= 22,2 moli / 22,22 moli +1,03 moli +1,03 moli

= 0,896

I obliczamy P_v:

P_v  = 47,1 mmhg · 0.896

P_v  = 42,20 mmhg

Zmniejszenie ciśnienia pary z powodu obecności chlorku sodu:

ΔP_v = 47,1 mmHg - 42,20 mmHg

= 4,9 mmHg

Ćwiczenie 2

W temperaturze -100 °₃Ch₃) i propan (Cho₃Ch₂Ch₃) Są płynami. W tej temperaturze ciśnienie pary czystego etanu (p_Etanoº) wynosi 394 mmHg, podczas gdy ciśnienie pary czystego propanu (p_propanº) to 22 mmHg. Jakie będzie ciśnienie pary na roztworze zawierającym równomolowe ilości obu związków?

Podejście problemowe wskazuje, że roztwór zawiera równomolowe ilości związków. Oznacza to, że frakcja molowa związków i związków propanowych jest koniecznie równa 0,5.

Ponownie rozwiązanie pochodzi z wyrażenia:

P_v  = P_Etano   +   P_propan

Obliczamy ciśnienie częściowe zarówno etanu, jak i propanu:

P_Etano = P_Etanoº · x_Etano

= 394 mmHg · 0,5

  = 197 mmHg

P_propan  = P_propanº · x_propan

= 22 mmHg · 0,5

= 11 mmHg

I tak w końcu obliczamy P_v:

P_v  = P_Etano  +   P_propan

= 197 mmHg +11 mmHg

= 208 mmHg

Bibliografia

1. Whitten, Davis, Peck i Stanley. (2008). Chemia. (8 wyd.). Cengage Learning
2. Wikipedia. (2020). Prawo Rault. Źródło: w:.Wikipedia.org
3. Helmestine, Anne Marie, pH.D. (11 lutego 2020). Definicja prawa Rault w chemii. Odzyskane z: Thoughtco.com
4. Encyclopædia Britannica. (2020). Prawo Rault. Odzyskane z: Britannica.com
5. Clark J., Ly I., I Khan s. (18 maja 2020). Prawo Rault. Chemia librettexts. Odzyskane z: chem.Librettexts.org