RAOULTS GESETZ: WAS IST DAS? POSITIVE UND NEGATIVE ABWEICHUNGEN - CHEMIE - 2025

Das Raoult wurde 1887 vom französischen Chemiker François-Marie Raoult vorgeschlagen und dient dazu, das Verhalten des Dampfdrucks einer Lösung von zwei (typischerweise idealen) nicht mischbaren Substanzen anhand des Partialdampfdrucks jeder Komponente zu erklären in diesem vorhanden.

Es gibt Gesetze der Chemie, die verwendet werden, um das Verhalten von Substanzen unter verschiedenen Bedingungen zu beschreiben und die Phänomene zu erklären, an denen sie beteiligt sind, wobei wissenschaftlich erprobte mathematische Modelle verwendet werden. Raoults Gesetz ist eines davon.

François-Marie Raoult

Unter Verwendung einer Erklärung, die auf den Wechselwirkungen zwischen den Molekülen von Gasen (oder Flüssigkeiten) basiert, um das Verhalten von Dampfdrücken vorherzusagen, wird dieses Gesetz verwendet, um nicht ideale oder reale Lösungen zu untersuchen, vorausgesetzt, die zur Korrektur des Modells erforderlichen Koeffizienten werden berücksichtigt. mathematisch und passen Sie es an nicht ideale Bedingungen an.

Woraus besteht es?

Das Gesetz von Raoult basiert auf der Annahme, dass sich die beteiligten Lösungen ideal verhalten: Dies geschieht, weil dieses Gesetz auf der Idee basiert, dass die intermolekularen Kräfte zwischen verschiedenen Molekülen denen entsprechen, die zwischen ähnlichen Molekülen existieren (welche in der Realität nicht so genau).

Je näher eine Lösung der Idealität kommt, desto mehr Möglichkeiten hat sie, die in diesem Gesetz vorgeschlagenen Merkmale einzuhalten.

Dieses Gesetz bezieht den Dampfdruck einer Lösung auf einen nichtflüchtigen gelösten Stoff und besagt, dass er gleich dem Dampfdruck dieses reinen gelösten Stoffes bei dieser Temperatur ist, multipliziert mit seinem Molenbruch. Dies wird in mathematischen Begriffen für eine einzelne Komponente wie folgt ausgedrückt:

P _i = Pº _i . X _i

In diesem Ausdruck ist P _i gleich dem Partialdampfdruck der Komponente i im Gasgemisch, Pº _i ist der Dampfdruck der reinen Komponente i und X _i ist der Molenbruch der Komponente i im Gemisch.

Auf die gleiche Weise kann der Gesamtdampfdruck der Lösung berechnet werden, wenn mehrere Komponenten in einer Lösung vorhanden sind und sie einen Gleichgewichtszustand erreicht haben, indem das Raoultsche Gesetz mit dem von Dalton kombiniert wird:

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

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

P _A = (1-X _B ) x Pº _A.

Positive und negative Abweichungen

Die Lösungen, die mit diesem Gesetz untersucht werden können, sollten sich normalerweise ideal verhalten, da die Wechselwirkungen zwischen ihren Molekülen gering sind und ausnahmslos die gleichen Eigenschaften für die gesamte Lösung angenommen werden können.

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

In diesem Sinne werden Abweichungen in Bezug auf das Raoultsche Gesetz je nach den zu diesem Zeitpunkt erzielten Ergebnissen als positiv oder negativ definiert.

Positive Abweichungen

Positive Abweichungen in Bezug auf das Raoultsche Gesetz treten auf, wenn der Dampfdruck der Lösung größer ist als der nach dem Raoultschen Gesetz berechnete.

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 Maximalpunkt in einer bestimmten Zusammensetzung gesehen, der 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 das verdampft, ohne seine Zusammensetzung zu ändern.

Negative Abweichungen

Negative Abweichungen in Bezug auf das Raoultsche 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 durchschnittlichen Kräfte zwischen den Partikeln der Flüssigkeiten in ihrem reinen Zustand.

Diese Art der Abweichung erzeugt eine Retention jeder Komponente in ihrem flüssigen Zustand durch Anziehungskräfte, die größer sind als die der Substanz in ihrem reinen Zustand, so dass der Partialdruck des Dampfes im System verringert wird.

Die negativen Azeotrope in den Dampfdruckkurven stellen einen Minimalpunkt 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 basierend auf ihren intermolekularen Kräften zu berechnen und die berechneten Werte mit den realen Werten zu vergleichen, um zu schließen, ob es Abweichungen gibt und ob sie positiv oder negativ sein sollten. Nachfolgend sind zwei Beispiele für die Verwendung des Raoultschen Gesetzes aufgeführt:

Grundmischung

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

X _Propan = 0,5

Pº _Propan = 1352,1 kPa

X- _Butan = 0,5

Pº _Butan = 377,6 kPa

Es wird nach dem Raoultschen Gesetz berechnet:

P- _Mischung = (0,5 × 377,6 kPa) + (0,5 × 1352,1 kPa)

Damit:

P- _Mischung = 864,8 kPa

Binäre Mischung mit nichtflüchtigem gelöstem Stoff

Manchmal kommt es vor, dass der gelöste Stoff in der Mischung 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:

X _Wasser = 0,95

Pº _Wasser = 2,34 kPa

X _Zucker = 0,05

Pº _Zucker = 0 kPa

Es wird nach dem Raoultschen Gesetz berechnet:

P- _Mischung = (0,95 × 2,34 kPa) + (0,05 × 0 kPa)

Damit:

P- _Mischung = 2,22 kPa

Offensichtlich ist der Dampfdruck des Wassers aufgrund der Auswirkungen intermolekularer Kräfte gesunken.

Verweise

1. Anne Marie Helmenstine, P. (nd). Raoults Gesetzesdefinition. Vonoughtco.com abgerufen
2. ChemGuide. (sf). Raoultsches Gesetz und nichtflüchtige gelöste Stoffe. Von chemguide.co.uk abgerufen
3. LibreTexts. (sf). Raoults Gesetz und ideale Mischungen von Flüssigkeiten. Abgerufen von chem.libretexts.org
4. Neutrium. (sf). Raoults Gesetz. Von neutralium.net abgerufen
5. Wikipedia. (sf). Raoults Gesetz. Abgerufen von en.wikipedia.org