Prawo Raoulta

Prawo Raoulta określa skład pary nasyconej nad cieczą o znanym składzie. Dla idealnej mieszaniny wieloskładnikowej substancji ciekłych ciśnienie cząstkowe składnika "i" jest dane jako:

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

gdzie:

• $P_{i}$ - ciśnienie cząstkowe
• $P_{i}^{o}$ - ciśnienie pary nasyconej czystej substancji ciekłej "i" w tej samej temperaturze
• $x_{i}^{l}$ - zawartość składnika "i" (ułamek molowy) w fazie ciekłej (indeks "l")

Prawo Raoulta stosuje się wyłącznie dla roztworów rozcieńczonych. 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

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.