Definícia Raoultovho zákona

Candela Rocío Barbisan | feb. 2022
Chemický inžinier

Možno je potrebné predefinovať pojem tlaku pary, chápať ho ako tlak vyvíjaný plynnou fázou na kvapalnú fázu (oba v Zostatok), pri určitom teplota v uzavretom systéme. Táto dynamická rovnováha sa dosiahne tým rýchlejšie, čím väčšia je kontaktná plocha medzi fázami a v tomto stave hovoríme o nasýtených fázach, a to ako pary, tak aj nasýtenej kvapaliny.

Toto zákona položil jeden zo základov termodynamika v roku 1887 a po ňom logika Z Raoultovho zákona vidíme, že tlak pár látky klesá na hodnote, keď sa mení z čistej látky na súčasť zmesi. Na základe vyššie uvedeného, výraz Matematika je nasledovná:

P_i = x_iL P_i⁰

To znamená, že parciálny tlak pár látky i v zmesi P_i sa rovná tlaku pár čistej zložky P_i⁰, (pri rovnakej teplote) krát jeho molárny zlomok v kvapalnej fáze, X_iL.

Keď hovoríme o tomto zákone, odkazujeme na typické grafy, ako je tento:

Obrázok prevzatý z UCR3

toto jednoduché grafický Je veľmi užitočný na odhad parciálnych tlakov pár, keď je látka súčasťou zmesi, tiež nám umožňuje opísať zloženie prchavých rozpúšťadiel zmesi v jej plynnej fáze ako aj mnohých iných Aplikácie.

Matematické vyjadrenie Raoultovho zákona bolo uvedené v každom grafe pre zložky zmesi A a B, v tomto prípade binárnej zmesi tvorenej dvoma čistými látkami. Na osi x pozorujeme molárne frakcie zodpovedajúce každej zložke (v kvapalnej fáze), ktorá má vľavo väčšie množstvo zložky B a úmerne menšie množstvo zložky A, kým molárny zlomok zložky B nebude 1 a molárny zlomok A je 0. Zatiaľ čo vpravo sa zvyšuje podiel zložky A, kým sa nezíska iba zložka A (xA=1). Na osi y sú tlaky pár čistých zložiek, to znamená, keď má zložku A (xA=1) máme tlak pary tej istej zložky a naopak, vyskytuje sa na osi y vľavo. Pri prechode celkový tlak zmesi plynnej fázy nezodpovedá tlaku pár každej zo zložiek. ale skôr k súčtu parciálneho tlaku jeho zložiek (Daltonov zákon), pričom každá z nich sa odhaduje zo zákona Raoult.

Treba poznamenať, že pôvodný zákon má modifikácie založené na odchýlkach od ideálnosti jeho zlúčenín. Keď v závislosti od intermolekulárnych síl, ktoré vstupujú do hry, dochádza k interakciám medzi oboma látky, to generuje odchýlky, pretože jedna z nich bude mať väčšiu alebo menšiu tendenciu zostať vo fáze tekuté alebo nie.

Stručne povedané, ak je odchýlka negatívna od ideálneho Raoultovho zákona, medzimolekulové sily v roztoku sú väčšie ako v čistých zložkách, preto bude celkový tlak menší ako Odhadovaný. To znamená, že adhézne sily sú silnejšie ako kohézne sily, čo znamená, že zložky sú zadržané v kvapalnej fáze zmesi silami príťažlivosť väčšie ako u čistých kvapalín. Na druhej strane, ak je odchýlka kladná, celkový tlak bude vyšší ako odhadovaný, pretože medzimolekulové sily v roztoku sú nižšie ako v čistých zložkách. Tu sú kohézne sily medzi molekulami dôležitejšie ako adhézne sily, preto komponenty ľahšie prechádzajú do plynnej fázy.

Raoultov zákon sa používa hlavne v priemyselných technikách a na stupnica laboratória, v procesoch ako je destilácia a frakčná destilácia.