คำจำกัดความของกฎหมายราอูลท์

Candela Rocío Barbisan | ก.พ. 2022
วิศวกรเคมี

บางที จำเป็นต้องกำหนดแนวคิดของความดันไอใหม่ โดยเข้าใจว่าเป็นความดันที่กระทำโดยเฟสก๊าซบนเฟสของเหลว (ทั้งใน สมดุล) ณ ที่ใดที่หนึ่ง อุณหภูมิ ในระบบปิด สมดุลไดนามิกนี้จะไปถึงเร็วขึ้น ยิ่งพื้นผิวสัมผัสระหว่างเฟสมีขนาดใหญ่ขึ้น และในสภาวะนี้ เราพูดถึงเฟสอิ่มตัว ทั้งไอระเหยและของเหลวอิ่มตัว

นี้ กฎ ได้วางรากฐานอันหนึ่งของ อุณหพลศาสตร์ ในปี พ.ศ. 2430 และตามหลัง ตรรกะ จากกฎของ Raoult เราจะเห็นว่าความดันไอของสารมีค่าลดลงเมื่อเปลี่ยนจากบริสุทธิ์ไปเป็นส่วนหนึ่งของส่วนผสม จากข้อมูลข้างต้น การแสดงออก คณิตศาสตร์ของมันมีดังนี้:

พี_ฉัน = x_{ฉันหลี่} พี_ฉัน⁰

ซึ่งหมายความว่าความดันไอบางส่วนของสาร i ในส่วนผสม P_i เท่ากับความดันไอของส่วนประกอบบริสุทธิ์ P_ฉัน⁰, (ที่อุณหภูมิเท่ากัน) คูณเศษโมลในเฟสของเหลว x_{ฉันหลี่}.

เมื่อพูดถึงกฎข้อนี้ เราหมายถึงกราฟทั่วไปดังนี้:

ภาพที่ถ่ายจาก UCR3

ง่ายๆแบบนี้ กราฟิก มีประโยชน์มากในการประมาณค่าความดันไอบางส่วนเมื่อสารเป็นส่วนหนึ่งของส่วนผสม ยังช่วยให้เราอธิบายองค์ประกอบของตัวทำละลายระเหยง่ายของของผสม ในระยะก๊าซของมันได้เช่นเดียวกับองค์ประกอบอื่นๆ อีกมาก แอพพลิเคชั่น

นิพจน์ทางคณิตศาสตร์ของกฎของราอูลท์ถูกระบุในแต่ละกราฟสำหรับส่วนประกอบของส่วนผสม A และ B ในกรณีนี้ เป็นส่วนผสมไบนารีที่เกิดจากสารบริสุทธิ์สองชนิด บนแกน abscissa เราสังเกตเศษส่วนโมลาร์ที่สอดคล้องกับแต่ละองค์ประกอบ (ในเฟสของเหลว) โดยต้องอยู่ทางซ้าย จำนวนองค์ประกอบ B ที่มากขึ้น และในสัดส่วนที่น้อยกว่าขององค์ประกอบ A จนกระทั่งเศษโมลาร์ขององค์ประกอบ B เป็น 1 และของ A คือ 0 ในขณะที่ทางด้านขวา เศษส่วนขององค์ประกอบ A จะเพิ่มขึ้น จนกว่าจะได้เฉพาะส่วนประกอบ A เท่านั้น (xA=1) บนแกนของพิกัดตามลำดับเรามีแรงดันไอของส่วนประกอบบริสุทธิ์นั่นคือเมื่อเท่านั้น มีองค์ประกอบ A (xA=1) เรามีความดันไอของส่วนประกอบเดียวกันนี้ และในทางกลับกัน มันเกิดขึ้นบนแกนพิกัดของ ซ้าย. ในการเปลี่ยนผ่าน ความดันรวมของส่วนผสมของเฟสก๊าซไม่สอดคล้องกับความดันไอของส่วนประกอบแต่ละส่วน แต่เป็นผลรวมของแรงกดบางส่วนของส่วนประกอบ (กฎของดาลตัน) แต่ละคนประมาณจากกฎของ ราอูลท์.

ควรสังเกตว่ากฎหมายเดิมมีการดัดแปลงตามความเบี่ยงเบนจากอุดมคติของสารประกอบ เมื่อขึ้นอยู่กับแรงระหว่างโมเลกุลที่เข้ามามีปฏิสัมพันธ์ระหว่างทั้งสอง สารนี้ทำให้เกิดการเบี่ยงเบนเนื่องจากจะมีแนวโน้มมากหรือน้อยที่หนึ่งในนั้นยังคงอยู่ในระยะ ของเหลวหรือไม่

กล่าวโดยย่อ เมื่อความเบี่ยงเบนเป็นลบจากกฎอุดมคติของราอูลท์ แรงระหว่างโมเลกุล ในสารละลายมีค่ามากกว่าส่วนประกอบบริสุทธิ์ ดังนั้น ความดันรวมจะน้อยกว่า โดยประมาณ. ซึ่งหมายความว่าแรงยึดเกาะจะแรงกว่าแรงยึดเหนี่ยว ซึ่งหมายความว่าส่วนประกอบจะคงอยู่ในสถานะของเหลวของส่วนผสมด้วยแรงของ สถานที่ท่องเที่ยว มากกว่าของเหลวบริสุทธิ์ ในทางกลับกัน หากค่าเบี่ยงเบนเป็นค่าบวก ความดันรวมจะสูงกว่าค่าที่ประมาณไว้ เนื่องจากแรงระหว่างโมเลกุลในสารละลายจะต่ำกว่าในส่วนประกอบบริสุทธิ์ ในที่นี้ แรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลมีความสำคัญมากกว่าแรงยึดเกาะ ดังนั้น ส่วนประกอบต่างๆ จึงมีเวลาผ่านเข้าสู่เฟสของแก๊สได้ง่ายกว่า

โดยหลักแล้ว กฎของราอูลท์ถูกนำไปใช้ในเทคนิคทางอุตสาหกรรมและเพื่อ มาตราส่วน ห้องปฏิบัติการในกระบวนการต่างๆ เช่น การกลั่นและการกลั่นแบบเศษส่วน