قانون راولت ما الذي يتضمنه ، الانحرافات الإيجابية والسلبية

ال قانون راولت تم اقتراحه من قبل الكيميائي الفرنسي فرانسوا ماري راولت في عام 1887 ، ويعمل على شرح سلوك ضغط البخار لمحلول مادتين قابلين للخلط (مثالي عادة) اعتمادًا على ضغط البخار الجزئي لكل مكون موجود في هذا.

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

مؤشر

• 1 ماذا تتكون؟?
• 2 الانحرافات الإيجابية والسلبية
  • 2.1 الانحرافات الإيجابية
  • 2.2 الانحرافات السلبية
• 3 أمثلة
  • 3.1 الخليط الأساسي
  • 3.2 خليط ثنائي مع مذيب غير متطاير
• 4 المراجع

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 في الجزيئات المتشابهة (والتي انها ليست ناجحة جدا في الواقع).

في الواقع ، كلما كان الحل أقرب إلى المثالية ، زادت فرصة امتثالها 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 بالكسر المولي منه. يتم التعبير عن ذلك في المصطلحات الرياضية لمكون واحد بالطريقة التالية:

P_أنا = Pº_أنا . X_أنا

في هذا التعبير P_أنا يساوي ضغط البخار الجزئي للمكون i في خليط الغاز Pº_أنا هو ضغط البخار للمكون النقي i و X_أنا هو جزء الخلد للمكون الأول في الخليط.

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

P = Pº_AX_A + Pº_BX_B + Pº_CX_ج...

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

P_A = (1-X_B) × 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.

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

انحرافات إيجابية

تحدث الانحرافات الإيجابية فيما يتعلق بقانون راولت عندما يكون ضغط بخار المحلول أكبر مما تم حسابه بقانون راولت..

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 كنقطة قصوى في تكوين معين ، ويشكل 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 التكوين.

الانحرافات السلبية

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

تظهر هذه الانحرافات عندما تكون قوى التماسك بين جزيئات الخليط أكبر من متوسط ​​القوى 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 أزيوتروب سالبة 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 داخله (50-50) ، عند درجة حرارة 40 درجة مئوية:

X_{البروبان} = 0.5

Pº_{البروبان} = 1352.1 كيلو باسكال

X_{البوتان} = 0.5

Pº_{البوتان} = 377.6 كيلو باسكال

يتم حسابه وفقًا لقانون Raoult:

P_مزيج = (0.5 × 377.6 كيلو باسكال) + (0.5 × 1352.1 كيلو باسكال)

لذلك:

P_مزيج = 864.8 كيلو باسكال

خليط ثنائي مع مذيب غير متغير

في بعض الأحيان يحدث أن ذوبان الخليط غير متطاير ، لذلك يستخدم القانون لفهم سلوك ضغط البخار.

يعطى خليط من الماء والسكر بنسب 95 ٪ و 5 ٪ ، على التوالي ، وتحت ظروف درجة الحرارة العادية:

X_ماء = 0.95

Pº_ماء = 2.34 كيلو باسكال

X_سكر = 0.05

Pº_سكر = 0 كيلو باسكال

يتم حسابه وفقًا لقانون Raoult:

P_مزيج = (0.95 × 2.34 كيلو باسكال) + (0.05 × 0 كيلو باسكال)

لذلك:

P_مزيج = 2.22 كيلو باسكال

من الواضح أنه كان هناك انخفاض في ضغط بخار الماء بسبب تأثيرات القوى بين الجزيئات.

مراجع

1. آن ماري هيلمنستين ، ب. تعريف قانون راولت. تم الاسترجاع من thinkco.com
2. ChemGuide. (بدون تاريخ). قانون رولت والمذابب غير المتقلبة. تم الاسترجاع من chemguide.co.uk
3. LibreTexts. (بدون تاريخ). قانون رولت ومزيج مثالي من السوائل. تم الاسترجاع من chem.libretexts.org
4. Neutrium. (بدون تاريخ). قانون راولت. تم الاسترجاع من neutrium.net
5. ويكيبيديا. (بدون تاريخ). قانون راولت. تم الاسترجاع من en.wikipedia.org