قانون رولت: ما هو ، الانحرافات الإيجابية والسلبية

اقترح الكيميائي الفرنسي فرانسوا ماري راولت قانون Raoult في عام 1887 ، وهو يشرح سلوك ضغط البخار لمحلول مادتين قابلين للخلط (مثالي عادة) اعتمادًا على ضغط البخار الجزئي لكل مكون حاضر في هذا.

هناك قوانين كيميائية تستخدم لوصف سلوك المواد في ظروف مختلفة وشرح الظواهر التي تشارك فيها ، وذلك باستخدام نماذج رياضية مثبتة علمياً. قانون رولت هو واحد من هؤلاء.

باستخدام تفسير يستند إلى التفاعلات بين جزيئات الغازات (أو السوائل) للتنبؤ بسلوك ضغوط البخار ، يستخدم هذا القانون لدراسة الحلول غير المثالية أو الحقيقية ، بشرط أن يتم اعتبار المعاملات اللازمة لتصحيح النموذج الرياضية وضبطها لظروف غير مثالية.

ماذا تتكون؟

يعتمد قانون راولت على افتراض أن الحلول المعنية تتصرف بطريقة مثالية: يحدث هذا لأن هذا القانون يعتمد على فكرة أن القوى الجزيئية بين الجزيئات المختلفة هي نفسها الموجودة بين الجزيئات المتشابهة (والتي انها ليست ناجحة جدا في الواقع).

في الواقع ، كلما اقترب الحل من المثالية ، زادت فرصة امتثاله للخصائص المقترحة في هذا القانون.

يتعلق هذا القانون بضغط بخار محلول بمحلول غير متطاير ، موضحا أنه سيكون مساويا لضغط بخار ذلك المذاب النقي في درجة الحرارة هذه ، مضروبا في الكسر المولي منه. يتم التعبير عن ذلك في المصطلحات الرياضية لمكون واحد بالطريقة التالية:

P _i = Pº _i . س _ط

في هذا التعبير ، P _i تساوي الضغط الجزئي للبخار للمكون i في خليط الغاز ، Pº _i هو ضغط البخار للمكون النقي i ، و X _i هو الجزء الجزيئي للمكون i في الخليط.

بنفس الطريقة ، عندما يكون لديك عدة مكونات في محلول ووصلت إلى حالة من التوازن ، يمكنك حساب إجمالي ضغط بخار المحلول من خلال الجمع بين قانون Raoult وقانون Dalton:

P = Pº _A X _A + Pº _B X _B + Pº _C X _c ...

أيضًا ، في تلك الحلول التي يوجد فيها مذيب واحد فقط والمذيب ، يمكن صياغة القانون كما هو موضح أدناه:

P _A = (1-X _B ) x Pº _A

الانحرافات الإيجابية والسلبية

يجب أن تتصرف الحلول التي يمكن دراستها باستخدام هذا القانون عادةً بشكل مثالي ، نظرًا لأن التفاعلات بين جزيئاتها صغيرة وتسمح بافتراض الخصائص ذاتها طوال الحل دون استثناء.

ومع ذلك ، فإن الحلول المثالية غير موجودة فعليًا في الواقع ، لذلك يجب دمج معاملين في الحسابات التي تمثل التفاعلات بين الجزيئات. هذه هي معامل الهشاشة ومعامل النشاط.

وبهذا المعنى ، يتم تعريف الانحرافات فيما يتعلق بقانون Raoult بأنها إيجابية أو سلبية ، اعتمادًا على النتائج التي تم الحصول عليها في ذلك الوقت.

الانحرافات الإيجابية

تحدث الانحرافات الإيجابية عن قانون Raoult عندما يكون ضغط بخار المحلول أكبر من الضغط المحسوب بموجب قانون Raoult.

يحدث هذا عندما تكون قوى التماسك بين جزيئات مماثلة أكبر من نفس القوى بين جزيئات مختلفة. في هذه الحالة ، يتبخر كلا المكونين بسهولة أكبر.

يُنظر إلى هذا الانحراف في منحنى ضغط البخار على أنه ذروة في تكوين معين ، مكونًا azeotrope موجب.

الأزيوتروب هو خليط سائل مكون من اثنين أو أكثر من المركبات الكيميائية التي تتصرف كما لو كانت مكونة من مكون واحد والتي تتبخر دون تغيير التركيب.

الانحرافات السلبية

تحدث الانحرافات السلبية عن قانون Raoult عندما يكون ضغط بخار المخلوط أقل من المتوقع بعد الحساب مع القانون.

تظهر هذه الانحرافات عندما تكون قوى التماسك بين جزيئات الخليط أكبر من القوى المتوسطة بين جزيئات السوائل في حالتها النقية.

يولد هذا النوع من الانحراف احتفاظًا بكل عنصر في حالته السائلة بواسطة قوى جذابة أكبر من تلك الموجودة في حالته النقية ، بحيث يتم تقليل ضغط البخار الجزئي للنظام.

تمثل الأزيوتروب السلبية في منحنيات ضغط البخار نقطة دنيا ، وتُظهر تقاربًا بين عنصرين أو أكثر من المكونات المشاركة في الخليط.

أمثلة

يستخدم قانون Raoult شائعًا لحساب ضغط الحل بناءً على قوىه الجزيئية ، ومقارنة القيم المحسوبة بالقيم الحقيقية لاستنتاج ما إذا كان هناك أي انحراف وإذا كان هذا يجب أن يكون موجبًا أو سالبًا. فيما يلي مثالان لاستخدامات قانون Raoult:

الخليط الأساسي

يمثل الخليط التالي ، الذي يتكون من البروبان والبيوتان ، تقريبًا لضغط البخار ، ويمكننا افتراض أن كلا المكونين بنسب متساوية داخلها (50-50) ، عند درجة حرارة 40 درجة مئوية:

X _{البروبان} = 0.5

_{البروبان} P = 1352.1 كيلو باسكال

س _{البوتان} = 0.5

Pº butano = 377.6 كيلو باسكال

يتم حسابه وفقًا لقانون Raoult:

_خليط P = (0.5 × 377.6 كيلو باسكال) + (0.5 × 1352.1 كيلو باسكال)

لذلك:

_مزيج P = 864.8 كيلو باسكال