Ορισμός του νόμου του Raoult

Candela Rocío Barbisan | Φεβ. 2022
ΧΗΜΙΚΟΣ ΜΗΧΑΝΙΚΟΣ

Ίσως, είναι απαραίτητο να επαναπροσδιορίσουμε την έννοια της τάσης ατμών, κατανοώντας την ως την πίεση που ασκεί η αέρια φάση σε μια υγρή φάση (και στα δύο Ισορροπία), σε ένα ορισμένο θερμοκρασία σε κλειστό σύστημα. Αυτή η δυναμική ισορροπία επιτυγχάνεται ταχύτερα όσο μεγαλύτερη είναι η επιφάνεια επαφής μεταξύ των φάσεων και, σε αυτήν την κατάσταση, μιλάμε για κορεσμένες φάσεις, τόσο ατμού όσο και κορεσμένου υγρού.

Αυτό νόμος έθεσε ένα από τα θεμέλια του θερμοδυναμική το 1887 και, μετά την λογική Από το νόμο του Raoult, βλέπουμε ότι η τάση ατμών μιας ουσίας μειώνεται σε αξία όταν μεταβαίνει από καθαρή σε μέρος ενός μείγματος. Με βάση τα παραπάνω, η έκφραση Τα μαθηματικά του έχουν ως εξής:

Π_Εγώ = x_{Εγώμεγάλο} Π_Εγώ⁰

Αυτό σημαίνει ότι η μερική τάση ατμών μιας ουσίας i σε ένα μείγμα, P_i, είναι ίση με την τάση ατμών του καθαρού συστατικού, P_Εγώ⁰, (στην ίδια θερμοκρασία) επί το μοριακό του κλάσμα στην υγρή φάση, Χ_{Εγώμεγάλο}.

Όταν μιλάμε για αυτόν τον Νόμο, αναφερόμαστε σε τυπικά γραφήματα όπως αυτό:

Η εικόνα ελήφθη από το UCR3

αυτό το απλό γραφικός Είναι πολύ χρήσιμο για την εκτίμηση των μερικών πιέσεων ατμών όταν μια ουσία είναι μέρος ενός μείγματος, Μας επιτρέπει επίσης να περιγράψουμε τη σύνθεση των πτητικών διαλυτών ενός μείγματος, στην αέρια φάση του καθώς και πολλών άλλων Εφαρμογές.

Η μαθηματική έκφραση του νόμου του Raoult υποδεικνύεται σε κάθε γράφημα για τα συστατικά του μείγματος Α και Β, σε αυτήν την περίπτωση, ένα δυαδικό μείγμα που σχηματίζεται από δύο καθαρές ουσίες. Στον άξονα της τετμημένης παρατηρούμε τα μοριακά κλάσματα που αντιστοιχούν σε κάθε συστατικό (σε υγρή φάση), που έχουν προς τα αριστερά μεγαλύτερη ποσότητα του συστατικού Β και, αναλογικά, μικρότερη ποσότητα του συστατικού Α έως ότου το μοριακό κλάσμα του συστατικού Β είναι 1 και αυτό του Α είναι 0. Ενώ, προς τα δεξιά, το κλάσμα του συστατικού Α αυξάνεται, μέχρι να ληφθεί μόνο το συστατικό Α (xA=1). Στον άξονα των τεταγμένων αντίστοιχα έχουμε τις τάσεις ατμών των καθαρών συστατικών, όταν δηλαδή μόνο έχει συνιστώσα Α (xA=1) έχουμε την τάση ατμών αυτής της ίδιας συνιστώσας και, αντίστροφα, εμφανίζεται στον άξονα τεταγμένων του αριστερά. Στη μετάβαση, η συνολική πίεση του μίγματος της αέριας φάσης δεν αντιστοιχεί στην τάση ατμών καθενός από τα συστατικά. αλλά μάλλον στο άθροισμα της μερικής πίεσης των συστατικών του (νόμος Dalton), καθένα από αυτά υπολογίζεται από το νόμο του Ο Ραούλ.

Ας σημειωθεί ότι ο αρχικός Νόμος έχει τροποποιήσεις που βασίζονται σε αποκλίσεις από την ιδεατότητα των ενώσεων του. Όταν, ανάλογα με τις διαμοριακές δυνάμεις που μπαίνουν στο παιχνίδι, υπάρχουν αλληλεπιδράσεις μεταξύ των δύο ουσίες, αυτό δημιουργεί αποκλίσεις, αφού θα υπάρχει λίγο-πολύ τάση μίας από αυτές να παραμείνει σε φάση υγρό ή όχι.

Εν ολίγοις, όταν η απόκλιση είναι αρνητική από τον ιδανικό νόμο του Raoult, οι διαμοριακές δυνάμεις στο διάλυμα είναι μεγαλύτερες από ό, τι στα καθαρά συστατικά, επομένως, η συνολική πίεση θα είναι μικρότερη από την Εκτιμώμενος. Αυτό σημαίνει ότι οι συγκολλητικές δυνάμεις είναι ισχυρότερες από τις δυνάμεις συνοχής, πράγμα που σημαίνει ότι τα συστατικά διατηρούνται στην υγρή φάση του μείγματος από δυνάμεις αξιοθεατο μεγαλύτερες από αυτές των καθαρών υγρών. Από την άλλη πλευρά, εάν η απόκλιση είναι θετική, η συνολική πίεση θα είναι υψηλότερη από την εκτιμώμενη αφού οι διαμοριακές δυνάμεις στο διάλυμα είναι μικρότερες από ό, τι στα καθαρά συστατικά. Εδώ, οι δυνάμεις συνοχής μεταξύ των μορίων είναι πιο σημαντικές από τις συγκολλητικές δυνάμεις, επομένως, τα συστατικά έχουν ευκολότερο χρόνο να περάσουν στην αέρια φάση.

Κυρίως, ο νόμος του Raoult εφαρμόζεται στις βιομηχανικές τεχνικές και σε κλίμακα εργαστηρίου, σε διαδικασίες όπως η απόσταξη και η κλασματική απόσταξη.