Raoultsches Gesetz, worin es besteht, positive und negative Abweichungen



Die Raoult's Gesetz wurde von dem französischen Chemiker François-Marie Raoult 1887 vorgeschlagen und dient dazu, das Verhalten des Dampfdruckes einer Lösung zweier mischbarer Substanzen (typischerweise ideal) in Abhängigkeit vom Partialdampfdruck jeder darin enthaltenen Komponente zu erklären.

Es gibt chemische Gesetze, die das Verhalten von Substanzen unter verschiedenen Bedingungen beschreiben und die Phänomene, an denen sie beteiligt sind, erklären, wobei sie sich auf wissenschaftlich bewiesene mathematische Modelle stützen. Raoult's Gesetz ist eines davon.

François-Marie Raoult

Mithilfe einer Erklärung, die auf den Wechselwirkungen zwischen Gasmolekülen (oder Flüssigkeiten) beruht, um das Verhalten von Dampfdrücken vorherzusagen, wird dieses Gesetz verwendet, um nicht ideale oder reelle Lösungen zu untersuchen, vorausgesetzt, dass die Koeffizienten zur Korrektur des Modells berücksichtigt werden. mathematisch und an nicht ideale Bedingungen anpassen.

Index

  • 1 Was ist das?
  • 2 positive und negative Abweichungen
    • 2.1 Positive Abweichungen
    • 2.2 Negative Abweichungen
  • 3 Beispiele
    • 3.1 Grundmischung
    • 3.2 Binäre Mischung mit nichtflüchtigen gelösten Stoffen
  • 4 Referenzen

Was ist das?

Das Raoultsche Gesetz beruht auf der Annahme, dass sich die beteiligten Lösungen in idealer Weise verhalten: Dies geschieht, weil dieses Gesetz auf der Idee beruht, dass die intermolekularen Kräfte zwischen verschiedenen Molekülen dieselben sind wie zwischen ähnlichen Molekülen (die es ist in Wirklichkeit nicht so erfolgreich).

In der Tat, je näher eine Lösung der Idealität kommt, desto mehr Möglichkeiten werden sie haben, die von diesem Gesetz vorgeschlagenen Merkmale zu erfüllen.

Dieses Gesetz bezieht sich auf den Dampfdruck einer Lösung mit einem nichtflüchtigen gelösten Stoff, wobei angegeben wird, daß er gleich dem Dampfdruck dieses reinen gelösten Stoffes bei dieser Temperatur multipliziert mit dem Molanteil desselben ist. Dies wird mathematisch für eine einzelne Komponente folgendermaßen ausgedrückt:

Pich = Pºich . Xich

In diesem Ausdruck Pich ist gleich dem Partialdampfdruck der Komponente i im Gasgemisch, Pºich ist der Dampfdruck der reinen Komponente i und Xich ist der Molenbruch der Komponente i in der Mischung.

Wenn Sie mehrere Komponenten in einer Lösung haben und einen Gleichgewichtszustand erreicht haben, können Sie den Gesamtdampfdruck der Lösung berechnen, indem Sie Raoult's Gesetz mit Dalton kombinieren:

P = PºAXA + PºBXB + PºCXc…

Auch in solchen Lösungen, in denen nur ein gelöster Stoff und das Lösungsmittel vorhanden sind, kann das Gesetz wie folgt formuliert werden:

PA = (1-XB) x PºA

Positive und negative Abweichungen

Die Lösungen, die mit diesem Gesetz untersucht werden können, sollten sich normalerweise ideal verhalten, da die Wechselwirkungen zwischen ihren Molekülen klein sind und die gleichen Eigenschaften in der gesamten Lösung ohne Ausnahme angenommen werden können.

Ideale Lösungen sind jedoch in der Realität praktisch nicht existent, daher müssen zwei Koeffizienten in die Berechnungen einbezogen werden, die intermolekulare Wechselwirkungen darstellen. Dies sind der Fugazitätskoeffizient und der Aktivitätskoeffizient.

In diesem Sinne werden Abweichungen in Bezug auf das Raoult'sche Gesetz als positiv oder negativ definiert, abhängig von den zu diesem Zeitpunkt erzielten Ergebnissen.

Positive Abweichungen

Positive Abweichungen in Bezug auf das Raoultsche Gesetz treten auf, wenn der Dampfdruck der Lösung größer ist als das, was mit dem Raoultschen Gesetz berechnet wurde.

Dies geschieht, wenn die Kohäsionskräfte zwischen ähnlichen Molekülen größer sind als die gleichen Kräfte zwischen verschiedenen Molekülen. In diesem Fall verdampfen beide Komponenten leichter.

Diese Abweichung wird in der Dampfdruckkurve als ein maximaler Punkt in einer bestimmten Zusammensetzung gesehen, die ein positives Azeotrop bildet.

Das Azeotrop ist ein flüssiges Gemisch aus zwei oder mehr chemischen Verbindungen, das sich so verhält, als ob es aus einer einzigen Komponente besteht und verdampft, ohne seine Zusammensetzung zu verändern.

Negative Abweichungen

Negative Abweichungen vom Raoultschen Gesetz treten auf, wenn der Dampfdruck des Gemisches nach der Berechnung mit dem Gesetz niedriger als erwartet ist.

Diese Abweichungen treten auf, wenn die Kohäsionskräfte zwischen den Molekülen des Gemisches größer sind als die Durchschnittskräfte zwischen den Teilchen der Flüssigkeiten in ihrem reinen Zustand.

Diese Art von Abweichung erzeugt eine Retention jeder Komponente in ihrem flüssigen Zustand durch Anziehungskräfte, die größer sind als jene der Substanz in ihrem reinen Zustand, so dass der partielle Dampfdruck des Systems reduziert wird.

Die negativen Azeotrope in den Dampfdruckkurven stellen einen minimalen Punkt dar und zeigen eine Affinität zwischen den zwei oder mehr Komponenten, die an der Mischung beteiligt sind.

Beispiele

Das Raoultsche Gesetz wird üblicherweise verwendet, um den Druck einer Lösung auf der Grundlage seiner intermolekularen Kräfte zu berechnen, wobei die berechneten Werte mit realen Werten verglichen werden, um zu schließen, ob es eine Abweichung gibt und ob diese positiv oder negativ sein sollte. Im Folgenden finden Sie zwei Anwendungsbeispiele für Raoult's Gesetz:

Grundmischung

Die folgende Mischung, bestehend aus Propan und Butan, stellt eine Annäherung an den Dampfdruck dar, und wir können davon ausgehen, dass beide Komponenten in gleichen Anteilen (50-50) bei einer Temperatur von 40 ° C vorliegen:

XPropan = 0.5

PºPropan = 1352,1 kPa

XButan = 0.5

PºButan = 377,6 kPa

Es ist mit Raoult's Gesetz berechnet:

Pmischen = (0,5 × 377,6 kPa) + (0,5 × 1352,1 kPa)

Also:

Pmischen = 864,8 kPa

Binäre Mischung mit nichtflüchtigen gelösten Stoffen

Manchmal kommt es vor, dass der gelöste Stoff des Gemisches nicht flüchtig ist, daher wird das Gesetz verwendet, um das Verhalten des Dampfdrucks zu verstehen.

Bei einer Mischung aus Wasser und Zucker in Anteilen von 95% bzw. 5% und unter normalen Temperaturbedingungen:

XWasser = 0.95

PºWasser = 2,34 kPa

XZucker = 0.05

PºZucker = 0 kPa

Es ist mit Raoult's Gesetz berechnet:

Pmischen = (0,95 x 2,34 kPa) + (0,05 x 0 kPa)

Also:

Pmischen = 2,22 kPa

Es ist offensichtlich, dass aufgrund der Wirkungen intermolekularer Kräfte der Wasserdampfdruck gesunken ist.

Referenzen

  1. Anne Marie Helmenstine, P. (s.f.). Raoultsches Gesetz Definition. Von thinkco.com abgerufen
  2. ChemGuide. (s.). Raoultsches Gesetz und nichtflüchtige Stoffe. Von chemguide.de abgerufen
  3. LibreTexte. (s.). Raoultsches Gesetz und ideale Mischungen von Flüssigkeiten. Von chem.libretexts.org abgerufen
  4. Neutrium. (s.). Raoults Gesetz. Von neutrium.net abgerufen
  5. Wikipedia. (s.). Raoults Gesetz. Von en.wikipedia.org abgerufen