Raoult törvényei
Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2021. szeptember 24-én felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzéshez 1 szerkesztés szükséges .A Raoult-törvények a F. M. Raul francia kémikus által 1887-ben felfedezett mennyiségi törvényszerűségek általános neve , amelyek az oldatok kolligatív ( koncentrációjától , de nem az oldott anyag természetétől függően) tulajdonságait írják le .
Raoult első törvénye
Raoult első törvénye az oldat telítettségi gőznyomását az összetételhez viszonyítja; a következőképpen van megfogalmazva:
- Egy oldatkomponens telített gőzének parciális nyomása egyenesen arányos az oldatban lévő móltörtével , és az arányossági együttható egyenlő a tiszta komponens telített gőznyomásával.
Az A és B komponensekből álló bináris oldathoz (az A komponenst oldószernek tekintjük) kényelmesebb egy másik készítmény használata:
- Az oldószergőz parciális nyomásának relatív csökkenése az oldat felett nem függ az oldott anyag természetétől, és egyenlő az oldatban lévő móltörtével .
Azokat a megoldásokat, amelyekre a Raoult-törvény érvényes, ideálisnak nevezzük . Bármilyen koncentrációban ideálisak azok az oldatok, amelyek komponensei nagyon hasonlóak fizikai és kémiai tulajdonságaikban ( optikai izomerek , homológok stb.), és amelyek képződése nem jár térfogatváltozással és hő felszabadulásával vagy elnyelésével . Ebben az esetben a homogén és a különböző részecskék közötti intermolekuláris kölcsönhatás erői megközelítőleg azonosak, és az oldat képződése csak az entrópiafaktornak köszönhető .
Eltérés a Raoult-törvénytől
Azok az oldatok, amelyek komponensei fizikai és kémiai tulajdonságaiban jelentősen eltérnek, csak nagyon alacsony koncentrációk tartományában engedelmeskednek a Raoult-törvénynek ; magas koncentrációknál a Raoult-törvénytől való eltérések figyelhetők meg. Azt az esetet, amikor a gőzök valódi parciális nyomása a keverék felett nagyobb, mint a Raoult-törvény szerint számított, pozitív eltérésnek , az ellenkező eseteket pedig negatív eltérésnek nevezzük .
A Raoult-törvénytől való eltérések oka az, hogy a homogén részecskék másképpen lépnek kölcsönhatásba egymással, mint a heterogének (pozitív eltérések esetén erősebb, negatív eltérések esetén gyengébbek).
A Raoult-törvénytől való pozitív eltérésekkel valós megoldások tiszta, hőelnyelő komponensekből keletkeznek ( ΔН oldat > 0) ; az oldat térfogata nagyobbnak bizonyul, mint a komponensek kezdeti térfogatainak összege (ΔV > 0) . A Raoult-törvénytől negatív eltérésű megoldások hőkibocsátással keletkeznek (ΔН oldat < 0) ; az oldat térfogata ebben az esetben kisebb lesz, mint a komponensek kezdeti térfogatának összege (ΔV < 0) .
Raoult második törvénye
hogy az oldat gőznyomása eltér a tiszta oldószer gőznyomásától, jelentősen befolyásolja a kristályosodási és forrási folyamatokat . Raoult első törvényéből két következmény adódik az oldatok fagyáspontjának csökkenésére és forráspontjának növekedésére vonatkozóan, amelyeket kombinált formában a második Raoult-törvényként ismerünk .
Az oldatok kristályosodási hőmérsékletének csökkentése
Lásd még : Fagypont - depresszió
A kristályosodás feltétele, hogy az oldószer telített gőznyomása az oldat felett egyenlő legyen a szilárd oldószer gőznyomásával. Mivel az oldószer gőznyomása egy oldathoz képest mindig alacsonyabb, mint a tiszta oldószeré, ez az egyenlőség mindig az oldószer fagyáspontjánál alacsonyabb hőmérsékleten érhető el. Tehát az óceán vize körülbelül -2 ° C hőmérsékleten fagyni kezd.
Az oldószer T° fr kristályosodási hőmérséklete és a T fr oldat kristályosodásának kezdeti hőmérséklete közötti különbség a kristályosodási hőmérséklet csökkenése.
- A végtelenül híg oldatok kristályosodási hőmérsékletének csökkenése nem függ az oldott anyag természetétől, és egyenesen arányos az oldat moláris koncentrációjával .
Mivel ahogy az oldószer kikristályosodik az oldatból, az utóbbi koncentrációja növekszik, az oldatok nem rendelkeznek meghatározott fagyásponttal, és bizonyos hőmérsékleti tartományban kristályosodnak ki.
Oldatok forráspontjának növelése
A folyadék azon a hőmérsékleten forr , amelyen a teljes gőznyomás egyenlővé válik a külső nyomással. Ha az oldott anyag nem illékony (azaz az oldat feletti telített gőznyomása elhanyagolható), akkor az oldat feletti teljes telített gőznyomás megegyezik az oldószer parciális gőznyomásával. Ebben az esetben a telített gőznyomás az oldat felett bármely hőmérsékleten kisebb lesz, mint a tiszta oldószeré, és a külső nyomás egyenlősége magasabb hőmérsékleten érhető el. Így egy nem illékony anyag T b oldatának forráspontja mindig magasabb, mint a tiszta oldószer forráspontja azonos T ° b nyomáson .
- Nem illékony anyagok végtelenül híg oldatainak forráspontjának növekedése nem függ az oldott anyag természetétől, és egyenesen arányos az oldat moláris koncentrációjával
Krioszkópos és ebullioszkópos állandók
A fenti egyenletekben szereplő K és E arányossági együtthatók az oldószer krioszkópos, illetve ebullioszkópos állandói, amelyek fizikai jelentése 1 mol/kg koncentrációjú oldat kristályosodási hőmérsékletének csökkentése és forráspontjának emelése. . Víz esetében ezek 1,86 és 0,52 K mol -1 kg -nak felelnek meg. Mivel az egymólos oldat nem végtelenül híg, Raoult második törvénye általában nem teljesül rá, és ezen állandók értékeit úgy kapjuk meg, hogy a függést az alacsony koncentrációk tartományától m = 1 mol/kg -ra extrapoláljuk .
A Raoult-féle második törvény egyenleteiben szereplő vizes oldatok esetében a moláris koncentrációt néha moláris koncentrációval helyettesítik . Általában az ilyen csere illegális, és az 1 g/cm³ - től eltérő sűrűségű oldatoknál jelentős hibákhoz vezethet.
Raoult második törvénye lehetővé teszi az adott oldószerben disszociációra képtelen vegyületek molekulatömegének kísérleti meghatározását; az elektrolitok disszociációs fokának meghatározására is használható .
Elektrolit oldatok
A Raoult-törvények nem teljesülnek az elektromos áramot vezető oldatokra (még a végtelenül hígokra sem) - elektrolitoldatok . Ezen eltérések figyelembevétele érdekében van't Hoff egy módosítást vezetett be a fenti egyenletekhez - az i izotóniás együtthatót , amely implicit módon figyelembe veszi az oldott anyag molekulák disszociációját:
;
Az elektrolitoldatok Raoult-törvényeinek és a Van't Hoff-elvnek való alá nem rendelése szolgált kiindulópontul S. A. Arrheniusnak az elektrolitikus disszociáció elméletének megalkotásához .
Irodalom
- Stromberg A. G., Semchenko D. P. Fizikai kémia - M .: Felsőiskola, 1999. - 527 p.
- Daniels F., Alberti R. Fizikai kémia - M.: Mir, 1978. - 645 p.
| Lepárlás | ||
|---|---|---|
| Elmélet | ||
| Az iparban | ||
| A laboratóriumban | ||
| Fajták | ||