Что такое закон Рауля?

Закон Рауля используется в химии для объяснения поведения растворителей, когда нелетучее растворенное вещество подвергается изменениям температуры. Этот закон определяет давление пара растворителя при заданной температуре в идеальном решении. Давление можно определить, используя мольную долю растворителя и умножая его на давление паров растворителя при определенной температуре, когда он находится в чистом виде.

Молярная доля - это число молей растворителя, деленное на общее число молей в растворе. Поскольку раствор представляет собой комбинацию растворителя и растворенного вещества, общее число молей представляет собой моли растворителя плюс моли растворенного вещества. Растворение - это то, что растворяется, а растворитель - это то, в чем растворяется.

Давление пара является результатом частиц в жидкости, вытекающей из жидкости или испаряющейся. Частицы с более высокой энергией, которые находятся на поверхности жидкости, могут вырваться. Чем выше температура, тем больше энергии, тем больше частиц испаряется. Только молекулы растворителя выходят из раствора, потому что молекулы растворенного вещества не имеют такой же тенденции испаряться.

Например, в растворе соленой воды соль является растворенным веществом, а вода является растворителем. Хотя соль растворяется в воде, она не превращается в газ в воде. Только вода испаряется.

В закрытой системе устанавливается равновесие. Хотя частицы все еще выходят из жидкости, им некуда идти, поэтому они просто отскакивают от стенок системы и в конечном итоге возвращаются в жидкость. Движущиеся частицы создают давление, называемое давлением насыщенного пара.

В чистом виде поверхность жидкого растворителя содержит только молекулы растворителя. Однако в растворе на поверхности содержатся молекулы растворителя и растворенного вещества. Это означает, что вылетит меньше частиц, и давление пара будет меньше для раствора, чем для чистого растворителя. Закон Рауля объясняет это изменение в побеге частиц. Используя мольную долю, теоретически возможно определить, сколько частиц на поверхности раствора сможет вырваться, определив таким образом давление пара раствора.

Изменение давления пара также влияет на температуры плавления и кипения. В растворах температура плавления обычно ниже, а температура кипения выше, чем в чистом виде растворителя.

Закон Рауля предполагает, что тестируемое решение является идеальным решением. Поскольку идеальные решения являются только теоретическими, закон Рауля используется как ограничивающий закон. Чем ближе решение к идеальному решению, тем более точным будет закон Рауля применительно к этому решению. Чрезвычайно разбавленные растворы ведут себя почти точно так, как утверждает закон Рауля, тогда как концентрированные растворы будут вести себя не совсем так, как предполагает закон.