Principio di Rault e legge della formula, esempi, esercizi

IL La legge di Rauolt È uno che viene utilizzato per spiegare la discesa o l'abbattimento della pressione del vapore, presente su una soluzione, a causa della dissoluzione di un soluto non volatile, come un sale o un composto organico.

Questa legge viene anche utilizzata per analizzare e descrivere la composizione di solventi volatili nella fase gassosa, situata nello spazio su una soluzione che presenta una miscela di essi. La legge porta il suo nome in onore del suo creatore, François-Marie Rauolt (1830-1901).

Diagrammi di legge di Raault. La riga 1 rappresenta il comportamento ideale, mentre il rosso e il blu corrispondono rispettivamente a deviazioni positive e negative. Fonte: Joanna Kośmider / dominio pubblico

La legge di Rauolt si applica alle soluzioni ideali conformi ad alcune caratteristiche, comprese le seguenti: forze intermolecolari tra molecole uguali (forze coesive) devono essere uguali alle forze intermolecolari tra molecole diverse o diverse (forze adesive).

Molte delle soluzioni non sono ideali, il che spiega le deviazioni della legge di Rauolt osservate in alcune miscele di solventi volatili. Ad esempio, la miscela di cloroformio (CH₃Cl) e acetone (scegli₃Coch₃), presenta una deviazione negativa dalla legge di Raoul.

François-Marie Raault

La pressione del vapore nella fase gassosa in tali casi è inferiore alla prevista per legge, spiegabile dalla formazione di ponti idrogeno tra i componenti della miscela.

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Principio e formula

La legge di Rauolt indica che la pressione parziale del vapore esercitata da un componente volatile o solvente della miscela di gas, sopra la soluzione, è correlata alla pressione del vapore esercitata dal componente o dal solvente volatile puro e dalle rispettive frazioni molari.

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La seguente equazione riassume quanto sopra:

P_Sv = P_Svº · x_Sv

Dove p_Sv È la pressione parziale del solvente volatile nella miscela di soda, p_Svº La pressione del solvente volatile puro e x_Sv La frazione molare nella soluzione del solvente volatile.

Miscela di solventi volatili

Se hai una miscela di due solventi volatili (A e B) nella soluzione, è possibile calcolare la pressione del vapore che hanno origine nella fase gassosa, sopra la soluzione. Questa sarà una somma delle pressioni parziali esercitate dai gas A e B:

P_A = X_A  ·  P_Aº

P_B = X_B · P_Bº

Quindi aggiungendo le pressioni di A e B otteniamo la pressione totale di P:

P = x_A  · P_Aº +x_B · P_Bº

Dove p è la pressione del vapore della miscela di soda sopra la soluzione, x_A e x_B le frazioni molari dei solventi volatili A e B nella miscela e P_Aº e p_Bº Le pressioni del vapore dei solventi volatili puri A e B.

Ridotta pressione nella fase gassosa a causa della presenza di un soluto non volatile

La pressione parziale di un solvente volatile nella fase gassosa è data dall'espressione:

P = p_Aº · x_A

In presenza di un soluto B nella soluzione, la frazione molare di B è espressa come segue:

X_B = 1 -x_A

Quindi, attraverso un semplice trattamento matematico, viene raggiunta l'espressione:

ΔP = p_Aº · x_B  (1)

Dove ΔP è la diminuzione della pressione parziale del solvente nella fase gassosa.

L'espressione matematica (1) indica la diminuzione della pressione del vapore di un solvente a causa della presenza di un soluto B non volatile. La diminuzione della pressione del vapore di solvente è stata spiegata a causa della posizione delle molecole di soluto B sulla superficie della soluzione.

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La presenza di molecole di soluto B produrrebbe una diminuzione della concentrazione di molecole di solvente A sulla superficie della soluzione, limitando la sua evaporazione; E così spiegando, la diminuzione della pressione del vapore nella fase gassosa.

Esempi

La legge di Raault serve a calcolare la pressione del vapore di una componente volatile di una soluzione, come etanolo, benzene, toluene, etano, propano, ecc., nello spazio sulla soluzione.

Può essere usato per calcolare la pressione del vapore generata nello spazio su una soluzione, a seguito della miscela di fluidi volatili, benzene e toluene, etano e propano, acetone ed etanolo, ecc.

Inoltre, con questa legge puoi determinare quale sarà la diminuzione della pressione del vapore se, ad esempio, si dissolverebbe il saccarosio nell'acqua, essendo un soluto non volatile.

Esercizi risolti

Esercizio 1

Calcola la pressione del vapore di una soluzione preparata dissolvendo 60 g di cloruro di sodio (NaCl) in 400 g di acqua (H₂O). Pressione del vapore acqueo (P_H2Oº) A 37 ºC è 47,1 mmHg. Peso molecolare H₂O = 18 g/mol e Peso molecolare NaCl = 58,5 g/mol.

Calcoliamo prima le moli di acqua e cloruro di sodio per determinare le loro frazioni molari:

Moli di h₂O = grammi di h₂O / PM H₂O

= 400 g / (18 g / mol)

= 22,22 talpe

Moli di NaCl = G di NaCl / PM NaCl

= 60 g / (58,5 g / mol)

= 1,03 talpe

Il NaCl è un composto elettrolitico che si dissocia in Na⁺ + Cl^-. Pertanto, 1,03 moli di NaCl si dissociano in 1,03 moli di Na⁺ e 1,03 moli di CL^-.

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Abbiamo l'espressione:

P_v = X_H2O · P_H2Oº

Ci manca quindi la frazione molare dell'acqua:

X_H2O = Moli di H₂O / (moli di h₂O +moli di Na⁺   +   Moli di cl^-)

= 22,2 moli / 22,22 moli +1,03 moli +1,03 moli

= 0,896

E calcoliamo P_v:

P_v  = 47,1 mmHg · 0.896

P_v  = 42,20 mmHg

Essendo la diminuzione della pressione del vapore a causa della presenza di cloruro di sodio:

ΔP_v = 47,1 mmHg - 42,20 mmHg

= 4,9 mmHg

Esercizio 2

A una temperatura di -100 ºC l'etano (scegli₃Cap₃) e il propano (Cho₃Cap₂Cap₃) Sono liquidi. A quella temperatura, la pressione del vapore di etano puro (P_Etanoº) è 394 mmHg, mentre la pressione del vapore del propano puro (P_propanoº) è 22 mmHg. Quale sarà la pressione del vapore su una soluzione che contiene quantità equimolari di entrambi i composti?

L'approccio problematico indica che la soluzione contiene quantità equimolari dei composti. Ciò implica che la frazione molare del composto e dei composti propano è necessariamente uguale a 0,5.

Ancora una volta, la soluzione arriva dall'espressione:

P_v  = P_Etano   +   P_propano

Calcoliamo le pressioni parziali sia di etano che di propano:

P_Etano = P_Etanoº · x_Etano

= 394 mmHg · 0,5

  = 197 mmHg

P_propano  = P_propanoº · x_propano

= 22 mmHg · 0,5

= 11 mmHg

E così finalmente calcoliamo P_v:

P_v  = P_Etano  +   P_propano

= 197 mmHg +11 mmHg

= 208 mmHg

Riferimenti

1. Whitten, Davis, Peck e Stanley. (2008). Chimica. (8 ° ed.). Apprendimento del Cengage
2. Wikipedia. (2020). La legge di Rault. Recuperato da: in.Wikipedia.org
3. Helmestine, Anne Marie, PH.D. (11 febbraio 2020). Definizione della legge di Rault in chimica. Recuperato da: Thoughtco.com
4. Encyclopædia Britannica. (2020). La legge di Rault. Recuperato da: Britannica.com
5. Clark J., Ly i., & Khan s. (18 maggio 2020). La legge di Rault. Chimica librettexts. Recuperato da: Chem.Librettexts.org