라울은 1887 년 프랑스의 화학자 리크 마리 라울 제안하고, 각 구성 요소의 부분 증기압에 따라 두 개의 (전형적 이상) 비혼 화성 물질의 용액의 증기압의 동작을 설명하는 역할을했다 이것에 존재합니다.
과학적으로 입증 된 수학적 모델을 사용하여 다양한 조건에서 물질의 거동을 설명하고 물질이 관련된 현상을 설명하는 데 사용되는 화학 법칙이 있습니다. Raoult의 법칙이 그 중 하나입니다.
프랑수아 마리 라울 트
증기압의 거동을 예측하기 위해 기체 (또는 액체) 분자 간의 상호 작용에 기반한 설명을 사용하여이 법칙은 모델을 수정하는 데 필요한 계수를 고려하는 경우 비 이상적 또는 실제 솔루션을 연구하는 데 사용됩니다. 수학적이고 비 이상적인 조건으로 조정하십시오.
무엇으로 구성되어 있습니까?
Raoult의 법칙은 관련된 솔루션이 이상적인 방식으로 행동한다는 가정에 기초합니다. 이것은이 법칙이 다른 분자 사이의 분자간 힘이 유사한 분자 사이에 존재하는 힘과 동일하다는 생각에 기초하기 때문입니다. 실제로는 정확하지 않습니다.)
사실, 솔루션이 이상성에 가까울수록이 법에서 제안하는 특성을 준수 할 기회가 더 많아집니다.
이 법칙은 용액의 증기압을 비 휘발성 용질과 연관시켜, 그 온도에서 순수한 용질의 증기압에 몰 분율을 곱한 것과 같습니다. 이는 다음과 같이 단일 구성 요소에 대한 수학적 용어로 표현됩니다.
P i = Pº i . X 나는
이 표현에서 P i 는 가스 혼합물에서 성분 i의 부분 증기압과 같고, Pº i 는 순수한 성분 i의 증기압이고 X i 는 혼합물에서 성분 i의 몰 분율입니다.
같은 방식으로 용액에 여러 성분이 있고 평형 상태에 도달하면 용액의 총 증기압은 Raoult의 법칙과 Dalton의 법칙을 결합하여 계산할 수 있습니다.
P = Pº A X A + Pº B X B + Pº C X c …
마찬가지로, 용질과 용매가 하나만 존재하는 용액에서 법칙은 아래와 같이 공식화 될 수 있습니다.
P A = (1-X B ) x Pº A
양수 및 음수 편차
이 법칙으로 연구 할 수있는 솔루션은 분자 간의 상호 작용이 작고 예외없이 전체 솔루션에서 동일한 속성을 가정 할 수 있기 때문에 일반적으로 이상적인 방식으로 작동해야합니다.
그러나 이상적인 솔루션은 실제로 존재하지 않으므로 분자 간 상호 작용을 나타내는 계산에 두 개의 계수를 통합해야합니다. 이것들은 fugacity 계수와 활동 계수입니다.
이러한 의미에서 Raoult의 법칙에 대한 편차는 당시 얻은 결과에 따라 양수 또는 음수로 정의됩니다.
긍정적 인 편차
Raoult의 법칙과 관련하여 양의 편차는 용액의 증기압이 Raoult의 법칙으로 계산 된 것보다 클 때 발생합니다.
이것은 유사한 분자 간의 응집력이 다른 분자 간의 동일한 힘보다 클 때 발생합니다. 이 경우 두 구성 요소 모두 더 쉽게 기화됩니다.
이 편차는 증기압 곡선에서 특정 조성의 최대 지점으로 표시되어 양의 공비 혼합물을 형성합니다.
공비 혼합물은 마치 단일 성분으로 구성된 것처럼 행동하고 조성을 변경하지 않고 증발하는 둘 이상의 화학 화합물의 액체 혼합물입니다.
음의 편차
Raoult의 법칙과 관련하여 음의 편차는 혼합물의 증기압이 법칙으로 계산 한 후 예상보다 낮을 때 발생합니다.
이러한 편차는 혼합물 분자 간의 응집력이 순수한 상태의 액체 입자 간의 평균 힘보다 클 때 나타납니다.
이러한 유형의 편차는 순수한 상태의 물질보다 더 큰 인력에 의해 액체 상태의 각 구성 요소를 유지하므로 시스템에서 증기의 부분 압력이 감소합니다.
증기압 곡선의 음의 공비는 최소 점을 나타내며 혼합물에 포함 된 둘 이상의 구성 요소 사이의 친 화성을 보여줍니다.
예
라울의 법칙은 일반적으로 분자간 힘을 기반으로 솔루션의 압력을 계산하는 데 사용되며 계산 된 값을 실제 값과 비교하여 편차가 있는지 그리고 양수인지 음수인지 결론을 내립니다. 다음은 라울 트 법칙의 두 가지 예입니다.
기본 믹스
프로판과 부탄으로 구성된 다음 혼합물은 증기압의 근사치를 나타내며, 40ºC의 온도에서 두 성분이 동일한 비율 (50-50)로 발견된다고 가정 할 수 있습니다.
X 프로판 = 0.5
Pº 프로판 = 1352.1 kPa
X 부탄 = 0.5
Pº 부탄 = 377.6 kPa
Raoult의 법칙으로 계산됩니다.
P 혼합물 = (0.5 x 377.6 kPa) + (0.5 x 1352.1 kPa)
그래서:
P 혼합물 = 864.8 kPa
비 휘발성 용질과 이원 혼합물
때때로 혼합물의 용질이 비 휘발성이기 때문에 증기압의 거동을 이해하는 데 법칙이 사용됩니다.
물과 설탕이 각각 95 %와 5 % 비율로 혼합되어 있고 상온 조건에서 :
X 물 = 0.95
Pº 물 = 2.34 kPa
X 설탕 = 0.05
Pº 설탕 = 0 kPa
Raoult의 법칙으로 계산됩니다.
P 혼합물 = (0.95 x 2.34 kPa) + (0.05 x 0 kPa)
그래서:
P 혼합물 = 2.22 kPa
분자간 힘의 영향으로 인해 물의 증기압이 확실히 저하되었습니다.
참고 문헌
- Anne Marie Helmenstine, P. (nd). 라울의 법칙 정의. thoughtco.com에서 검색
- ChemGuide. (sf). Raoult의 법칙과 비 휘발성 용질. chemguide.co.uk에서 가져옴
- LibreTexts. (sf). Raoult의 법칙과 액체의 이상적인 혼합물. chem.libretexts.org에서 검색
- Neutrium. (sf). 라울의 법칙. neutrium.net에서 검색
- Wikipedia. (sf). 라울의 법칙. en.wikipedia.org에서 검색