Prawo Raoulta

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj

Prawo Raoulta – równanie określające skład pary nasyconej nad cieczą o znanym składzie. Zostało sformułowane przez François-Marie Raoulta.

Dla idealnej mieszaniny wieloskładnikowej substancji ciekłych ciśnienie cząstkowe składnika "i" jest dane jako:

P_{i} = x_{i}^{l} P_{i}^{o}

gdzie:

Prawo Raoulta pozwala określić ciśnienie pary nasyconej P mieszaniny o określonym składzie:

P = \sum_{i=1}^{n} x_{i}^{l} P_{i}^{o}

a także skład pary (indeks "v"), z reguły inny niż skład cieczy:

x_{k}^{v} = \frac{x_{k}^{l} P_{k}^{o}} {\sum_{i=1}^{n} x_{i}^{l} P_{i}^{o}}

Zgodnie z prawem Raoulta faza gazowa (para cieczy) będzie zawsze bogatsza od fazy ciekłej w składniki łatwiej lotne (mające wyższe ciśnienie pary nasyconej a niższą temperaturę wrzenia, zobacz regułę składu pary).

Zastosowania i odchylenia od prawa Raoulta[edytuj | edytuj kod]

Prawo Raoulta jest spełnione w pełni dla roztworów idealnych. Roztwory rzeczywiste wykazują dobrą zgodność z prawem Raoulta, jeśli zawierają składniki o podobnym charakterze, np. benzen i toluen. W innych przypadkach prawo to jest spełnione jedynie dla dużych stężeń substancji rozpuszczonej; dla małych stężeń spełnione jest natomiast prawo Henry'ego, a dla stężeń pośrednich obserwuje się znaczące odstępstwa od obu praw[1].

Jeżeli ciśnienie pary nasyconej jest wyższe niż przewidywane przez prawo Raoulta, mówi się o dodatnim odchyleniu od prawa Raoulta. Jeśli ciśnienia pary nasyconej są mniejsze, wówczas mówi się o odchyleniach ujemnych. Jeżeli odchylenia są tak duże, że na wykresie P(x) pojawia się ekstremum (maksimum lub minimum) mówi się o azeotropach.

Prawo Raoulta pozwala wytłumaczyć podwyższenie temperatury wrzenia dla cieczy zawierających substancje nielotne - ciśnienie nad cieczą przy standardowej temperaturze wrzenia, określonej przez ciśnienie zewnętrzne jest niższe niż wymagane do wrzenia. Wymagane jest więc ogrzanie cieczy do wyższej temperatury.

Różnica składu fazy ciekłej i gazowej umożliwia stosowanie procesu destylacji do rozdzielania mieszanin ciekłych. W procesie tym faza gazowa (para) jest wzbogacana w składnik lotniejszy, a faza ciekła jest wzbogacana w składnik mniej lotny. Mieszaniny ciekłe posiadające punkt azeotropowy nie mogą być całkowicie rozdzielone na składniki w procesie destylacji.

Przypisy

  1. 7.3 Potencjał chemiczny cieczy. W: P. W. Atkins: Chemia fizyczna. PWN, 2001/2012, s. 162-167.