Jakie jest prawo Raoulta?

Prawo Raoulta jest stosowane w chemii do wyjaśnienia zachowania rozpuszczalników, gdy nielotna substancja rozpuszczona jest narażona na zmiany temperatury. Prawo to określa prężność pary rozpuszczalnika w danej temperaturze w idealnym roztworze. Ciśnienie można znaleźć, stosując ułamek molowy rozpuszczalnika i pomnożąc go przez prężność pary rozpuszczalnika w określonej temperaturze, gdy jest on w czystej postaci.

Ułamek molowy to liczba moli rozpuszczalnika podzielona przez całkowitą liczbę moli w roztworze. Ponieważ roztwór jest kombinacją rozpuszczalnika i substancji rozpuszczonej, całkowita liczba moli to mole rozpuszczalnika plus mole substancji rozpuszczonej. Substancja rozpuszczona jest tym, co się rozpuszcza, a rozpuszczalnik jest tym, w czym rozpuszcza się.

Prężność par wynika z cząstek w cieczy uciekającej z cieczy lub parującej. Cząsteczki o wyższej energii znajdujące się na powierzchni cieczy mogą się ulatniać. Im wyższa temperatura, tym więcej energii, więc więcej cząstek odparowuje. Tylko cząsteczki rozpuszczalnika uciekają z roztworu, ponieważ cząsteczki substancji rozpuszczonej nie mają takiej samej tendencji do odparowywania.

Na przykład w roztworze słonej wody sól jest substancją rozpuszczoną, a woda jest rozpuszczalnikiem. Chociaż sól rozpuszcza się w wodzie, nie zmienia się w gaz podczas przebywania w wodzie. Tylko woda odparowuje.

W układzie zamkniętym ustala się równowagę. Chociaż cząstki wciąż uciekają z cieczy, nie mają dokąd pójść, więc odbijają się od ścian systemu i ostatecznie wracają do cieczy. Poruszające się cząstki wytwarzają ciśnienie, zwane prężnością pary nasyconej.

W czystej postaci powierzchnia ciekłego rozpuszczalnika zawiera tylko cząsteczki rozpuszczalnika. Jednak w roztworze powierzchnia zawiera cząsteczki rozpuszczalnika i substancji rozpuszczonej. Oznacza to, że ujdzie mniej cząstek, a ciśnienie pary będzie mniejsze dla roztworu niż dla czystego rozpuszczalnika. Prawo Raoulta wyjaśnia tę zmianę w uciekających cząsteczkach. Przy użyciu frakcji molowej teoretycznie można określić, ile cząstek na powierzchni roztworu będzie w stanie uciec, określając w ten sposób prężność pary roztworu.

Zmiana prężności pary wpływa również na temperatury topnienia i wrzenia. W roztworach temperatura topnienia jest na ogół niższa, a temperatura wrzenia wyższa niż w czystej postaci rozpuszczalnika.

Prawo Raoulta zakłada, że ​​testowane rozwiązanie jest rozwiązaniem idealnym. Ponieważ idealne rozwiązania są tylko teoretyczne, prawo Raoulta jest stosowane jako prawo ograniczające. Im bliżej rozwiązania jest rozwiązanie idealne, tym dokładniejsze będzie prawo Raoulta, gdy zostanie zastosowane do tego rozwiązania. Niezwykle rozcieńczone roztwory zachowują się prawie dokładnie tak, jak głosi prawo Raoulta, podczas gdy skoncentrowane roztwory nie zachowują się tak, jak sugeruje to prawo.