Co je Raoultův zákon?

Raoultův zákon je používán v chemii k vysvětlení chování rozpouštědel, když je energeticky nezávislá látka vystavena změnám teploty. Tento zákon určuje tlak par rozpouštědla při dané teplotě v ideálním řešení. Tlak lze zjistit pomocí molární frakce rozpouštědla a jeho vynásobením tlakem par rozpouštědla při specifické teplotě, pokud je v čisté formě.

Molární frakce je počet molů rozpouštědla děleno celkovým počtem molů v roztoku. Protože roztok je kombinací rozpouštědla a solutu, je celkový počet molů molem rozpouštědla plus molem solutu. Rozpustná látka je to, co se rozpustí, a rozpouštědlo je to, v čem je rozpuštěná látka.

Tlak páry je výsledkem částic v kapalině unikající z kapaliny nebo odpařováním. Částice s vyšší energií, které jsou na povrchu kapaliny, mohou uniknout. Čím vyšší teplota, tím více energie, tím více částic se vypaří. Z roztoku unikají pouze molekuly rozpouštědla, protože molekuly solutu nemají stejnou tendenci k odpařování.

Například v roztoku slané vody je sůl solut a voda je rozpouštědlo. Ačkoli se sůl rozpustí ve vodě, nemění se v plyn, zatímco ve vodě. Pouze voda se vypařuje.

V uzavřeném systému je ustavena rovnováha. Ačkoli částice stále unikají z kapaliny, nemají kam jít, takže se prostě odrazí od stěn systému a nakonec se vrátí do kapaliny. Pohybující se částice vytvářejí tlak, nazývaný tlak nasycených par.

V čisté formě povrch kapalného rozpouštědla obsahuje pouze molekuly rozpouštědla. V roztoku však povrch obsahuje molekuly rozpouštědla a rozpuštěné látky. To znamená, že méně částic bude unikat a tlak par bude pro roztok menší než pro čisté rozpouštědlo. Raoultův zákon odpovídá za tuto změnu v unikajících částicích. Použitím molární frakce je teoreticky možné určit, kolik částic na povrchu roztoku bude schopno uniknout, a tak stanovit tlak par roztoku.

Změna tlaku par také ovlivňuje teplotu tání a teplotu varu. V roztocích je teplota tání obecně nižší a teplota varu vyšší než v čisté formě rozpouštědla.

Raoultův zákon předpokládá, že testované řešení je ideálním řešením. Protože ideální řešení jsou pouze teoretická, Raoultův zákon se používá jako omezující zákon. Čím blíže je řešení ideálním řešením, tím přesnější Raoultův zákon bude, bude-li na toto řešení aplikováno. Extrémně zředěná řešení se chovají téměř přesně, jak uvádí Raoultův zákon, zatímco koncentrovaná řešení se nebudou chovat tak, jak to naznačuje zákon.