Definicija Raoultovog zakona

Candela Rocío Barbisan | veljače 2022
Inženjer kemije

Možda je potrebno redefinirati pojam tlaka pare, shvaćajući ga kao tlak koji plinovita faza vrši na tekuću fazu (i u Ravnoteža), na određenom temperatura u zatvorenom sustavu. Ova dinamička ravnoteža se postiže brže što je veća kontaktna površina između faza i, u tom stanju, govorimo o zasićenim fazama, kako pare tako i zasićene tekućine.

Ovaj zakon postavio jedan od temelja termodinamika 1887. i nakon toga logika Iz Raoultovog zakona vidimo da tlak pare tvari opada u vrijednosti kada od čiste postane dio smjese. Na temelju gore navedenog, izraz Matematika je sljedeća:

P_i = x_iL P_i⁰

To znači da je parcijalni tlak pare tvari i u smjesi, P_i, jednak tlaku pare čiste komponente, P_i⁰, (na istoj temperaturi) puta njegov molski udio u tekućoj fazi, x_iL.

Kada govorimo o ovom zakonu, pozivamo se na tipične grafikone poput ovog:

Slika preuzeta s UCR3

ovo jednostavno grafički Vrlo je koristan za procjenu parcijalnog tlaka pare kada je tvar dio smjese, također nam omogućuje da opišemo sastav hlapljivih otapala smjese, u njezinoj plinovitoj fazi, kao i mnoge druge Prijave.

Matematički izraz Raoultovog zakona naznačen je u svakom grafikonu za komponente smjese A i B, u ovom slučaju binarnu smjesu koju čine dvije čiste tvari. Na osi apscise promatramo molarne frakcije koje odgovaraju svakoj komponenti (u tekućoj fazi), s lijeve strane veća količina komponente B i, proporcionalno, manja količina komponente A sve dok molarni udio komponente B ne bude 1 i onaj A je 0. Dok se s desne strane udio komponente A povećava, sve dok se ne dobije samo komponenta A (xA=1). Na osi ordinata, odnosno, imamo tlakove pare čistih komponenti, odnosno kada je samo ima komponentu A (xA=1) imamo tlak pare te iste komponente i, obrnuto, javlja se na osi ordinata lijevo. U prijelazu, ukupni tlak smjese plinske faze ne odgovara tlaku pare svake od komponenti. nego na zbroj parcijalnog tlaka njegovih komponenti (Daltonov zakon), pri čemu se svaka od njih procjenjuje iz zakona Raoult.

Treba napomenuti da izvorni zakon ima modifikacije temeljene na odstupanjima od idealnosti svojih spojeva. Kada, ovisno o međumolekularnim silama koje stupaju u igru, dolazi do interakcije između oboje tvari, to stvara odstupanja, jer će postojati manja ili veća tendencija da jedna od njih ostane u fazi tekućina ili ne.

Ukratko, kada je odstupanje negativno od Raoultovog idealnog zakona, međumolekularne sile u otopini su veći nego u čistim komponentama, stoga će ukupni tlak biti manji od Procijenjeno. To znači da su sile prianjanja jače od sila kohezije, što znači da se komponente zadržavaju u tekućoj fazi smjese silama privlačnost veće od onih u čistim tekućinama. S druge strane, ako je odstupanje pozitivno, ukupni tlak bit će veći od procijenjenog jer su međumolekularne sile u otopini niže nego u čistim komponentama. Ovdje su kohezivne sile između molekula važnije od sila ljepljenja, stoga komponente lakše prelaze u plinsku fazu.

Uglavnom se Raoultov zakon primjenjuje u industrijskim tehnikama i na mjerilo laboratoriju, u procesima kao što su destilacija i frakcijska destilacija.