DE WET VAN RAOULT: WAT IS HET, POSITIEVE EN NEGATIEVE AFWIJKINGEN - CHEMIE - 2025

De Raoult werd in 1887 voorgesteld door de Franse chemicus François-Marie Raoult en dient om het gedrag van de dampspanning van een oplossing van twee (typisch ideale) niet-mengbare stoffen te verklaren volgens de partiële dampspanning van elk onderdeel aanwezig in dit.

Er zijn scheikundige wetten die worden gebruikt om het gedrag van stoffen onder verschillende omstandigheden te beschrijven en de verschijnselen te verklaren waarbij ze betrokken zijn, gebruikmakend van wetenschappelijk bewezen wiskundige modellen. De wet van Raoult is er een van.

François-Marie Raoult

Met behulp van een verklaring op basis van de interacties tussen de moleculen van gassen (of vloeistoffen) om het gedrag van dampdrukken te voorspellen, wordt deze wet gebruikt om niet-ideale of reële oplossingen te bestuderen, op voorwaarde dat de coëfficiënten die nodig zijn om het model te corrigeren, in aanmerking worden genomen. wiskundig en pas het aan aan niet-ideale omstandigheden.

Waar bestaat het uit?

De wet van Raoult is gebaseerd op de aanname dat de betrokken oplossingen zich op een ideale manier gedragen: dit gebeurt omdat deze wet gebaseerd is op het idee dat de intermoleculaire krachten tussen verschillende moleculen gelijk zijn aan die tussen vergelijkbare moleculen (die in werkelijkheid niet zo nauwkeurig).

In feite, hoe dichter een oplossing de idealiteit benadert, hoe meer kans ze zal hebben om te voldoen aan de kenmerken die door deze wet worden voorgesteld.

Deze wet brengt de dampspanning van een oplossing in verband met een niet-vluchtige opgeloste stof, en stelt dat deze gelijk zal zijn aan de dampspanning van die zuivere opgeloste stof bij die temperatuur, vermenigvuldigd met de molfractie. Dit wordt in wiskundige termen voor een enkele component als volgt uitgedrukt:

P _ik = Pº _ik . X _ik

In deze uitdrukking is P _i gelijk aan de partiële dampspanning van component i in het gasmengsel, Pº _i is de dampspanning van zuivere component i en is X _i de molfractie van component i in het mengsel.

Op dezelfde manier, wanneer er verschillende componenten in een oplossing zitten en ze een evenwichtstoestand hebben bereikt, kan de totale dampspanning van de oplossing worden berekend door de wet van Raoult te combineren met die van Dalton:

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

Evenzo kan in die oplossingen waarin slechts één opgeloste stof en het oplosmiddel aanwezig zijn, de wet worden geformuleerd zoals hieronder weergegeven:

P _EEN = (1-X _B ) x Pº _EEN

Positieve en negatieve afwijkingen

De oplossingen die met deze wet kunnen worden bestudeerd, zouden zich normaal gesproken op een ideale manier moeten gedragen, aangezien de interacties tussen hun moleculen klein zijn en het mogelijk maakt dat dezelfde eigenschappen zonder uitzondering door de hele oplossing worden aangenomen.

Ideale oplossingen zijn in werkelijkheid echter praktisch onbestaande, dus moeten er twee coëfficiënten worden opgenomen in de berekeningen die intermoleculaire interacties vertegenwoordigen. Dit zijn de vluchtigheidscoëfficiënt en de activiteitscoëfficiënt.

In die zin worden afwijkingen met betrekking tot de wet van Raoult gedefinieerd als positief of negatief, afhankelijk van de op dat moment verkregen resultaten.

Positieve afwijkingen

Positieve afwijkingen ten opzichte van de wet van Raoult doen zich voor wanneer de dampspanning van de oplossing hoger is dan berekend met de wet van Raoult.

Dit gebeurt wanneer de cohesiekrachten tussen vergelijkbare moleculen groter zijn dan dezelfde krachten tussen verschillende moleculen. In dit geval verdampen beide componenten gemakkelijker.

Deze afwijking wordt in de dampdrukcurve gezien als een maximum punt in een bepaalde samenstelling, waarbij een positieve azeotroop wordt gevormd.

De azeotroop is een vloeibaar mengsel van twee of meer chemische verbindingen dat zich gedraagt ​​alsof het uit een enkele component bestaat en dat verdampt zonder de samenstelling te veranderen.

Negatieve afwijkingen

Negatieve afwijkingen ten opzichte van de wet van Raoult treden op als de dampspanning van het mengsel lager is dan verwacht na berekening met de wet.

Deze afwijkingen treden op wanneer de cohesiekrachten tussen de moleculen van het mengsel groter zijn dan de gemiddelde krachten tussen de deeltjes van de vloeistoffen in hun zuivere toestand.

Dit type afwijking genereert een behoud van elke component in zijn vloeibare toestand door aantrekkende krachten die groter zijn dan die van de stof in zijn zuivere toestand, waardoor de partiële druk van de damp in het systeem wordt verminderd.

De negatieve azeotropen in de dampdrukcurves vertegenwoordigen een minimum punt en tonen een affiniteit tussen de twee of meer componenten die bij het mengsel betrokken zijn.

Voorbeelden

De wet van Raoult wordt vaak gebruikt om de druk van een oplossing te berekenen op basis van zijn intermoleculaire krachten, waarbij de berekende waarden worden vergeleken met echte waarden om te concluderen of er een afwijking is en of deze positief of negatief moet zijn. Hieronder staan ​​twee voorbeelden van toepassingen van de wet van Raoult:

Basismix

Het volgende mengsel, bestaande uit propaan en butaan, geeft een benadering van de dampspanning weer, en we kunnen aannemen dat beide componenten er in gelijke verhoudingen in voorkomen (50-50), bij een temperatuur van 40 ºC:

X _propaan = 0,5

Pº _propaan = 1352,1 kPa

X- _butaan = 0,5

Pº _butaan = 377,6 kPa

Het wordt berekend met de wet van Raoult:

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

Zodat:

P- _mengsel = 864,8 kPa

Binair mengsel met niet-vluchtige opgeloste stof

Soms komt het voor dat de opgeloste stof in het mengsel niet vluchtig is, dus wordt de wet gebruikt om het gedrag van dampspanning te begrijpen.

Gegeven een mengsel van water en suiker in verhoudingen van respectievelijk 95% en 5% en onder normale temperatuuromstandigheden:

X _water = 0,95

Pº _water = 2,34 kPa

X _suiker = 0,05

Pº _suiker = 0 kPa

Het wordt berekend met de wet van Raoult:

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

Zodat:

P- _mengsel = 2,22 kPa

Het is duidelijk dat er een daling is opgetreden in de dampspanning van het water als gevolg van de effecten van intermoleculaire krachten.

Referenties

1. Anne Marie Helmenstine, P. (zd). De definitie van de wet van Raoult. Opgehaald van thoughtco.com
2. ChemGuide. (sf). De wet van Raoult en niet-vluchtige opgeloste stoffen. Opgehaald van chemguide.co.uk
3. LibreTexts. (sf). De wet van Raoult en ideale mengsels van vloeistoffen. Opgehaald van chem.libretexts.org
4. Neutrium. (sf). De wet van Raoult. Opgehaald van neutrium.net
5. Wikipedia. (sf). De wet van Raoult. Opgehaald van en.wikipedia.org