Raoults love
Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 24. september 2021; verifikation kræver 1 redigering .Raoults love er fællesbetegnelsen for de kvantitative regelmæssigheder opdaget af den franske kemiker F. M. Raul i 1887, som beskriver nogle kolligative (afhængigt af koncentrationen , men ikke af det opløste stofs) egenskaber af opløsninger .
Raoults første lov
Raoults første lov relaterer mætningsdamptrykket over en opløsning til dens sammensætning; den er formuleret som følger:
- Partialtrykket af den mættede damp af en opløsningskomponent er direkte proportional med dens molfraktion i opløsningen, og proportionalitetskoefficienten er lig med det mættede damptryk over den rene komponent.
For en binær opløsning bestående af komponenter A og B (komponent A betragtes som et opløsningsmiddel), er det mere bekvemt at bruge en anden formulering:
- Det relative fald i opløsningsmiddeldampens partialtryk over opløsningen afhænger ikke af det opløste stofs beskaffenhed og er lig med dets molfraktion i opløsningen .
Løsninger, som Raoults lov gælder for, kaldes ideelle . Ideel til enhver koncentration er opløsninger, hvis komponenter er meget ens i fysiske og kemiske egenskaber ( optiske isomerer , homologer , osv.), og hvis dannelse ikke er ledsaget af en ændring i volumen og frigivelse eller absorption af varme . I dette tilfælde er kræfterne af intermolekylær interaktion mellem homogene og uens partikler omtrent de samme, og dannelsen af en opløsning skyldes kun entropifaktoren .
Afvigelser fra Raoults lov
Opløsninger, hvis komponenter afviger væsentligt i fysiske og kemiske egenskaber, adlyder kun Raoults lov i området med meget lave koncentrationer ; ved høje koncentrationer observeres afvigelser fra Raoults lov. Tilfældet, hvor det sande partialtryk af dampe over blandingen er større end dem, der beregnes i henhold til Raoults lov, kaldes positive afvigelser , og de modsatte tilfælde kaldes negative afvigelser .
Årsagen til afvigelser fra Raoults lov er det faktum, at homogene partikler interagerer med hinanden anderledes end heterogene (stærkere ved positive og svagere ved negative afvigelser).
Reelle løsninger med positive afvigelser fra Raoults lov er dannet af rene komponenter med varmeabsorption ( ΔН opløsning > 0) ; volumenet af opløsningen viser sig at være større end summen af komponenternes begyndelsesvolumener (ΔV > 0) . Løsninger med negative afvigelser fra Raoults lov dannes ved frigivelse af varme (ΔН opløsning < 0) ; volumenet af opløsningen i dette tilfælde vil være mindre end summen af de indledende volumener af komponenterne (ΔV < 0) .
Raoults anden lov
at damptrykket over en opløsning adskiller sig fra damptrykket over et rent opløsningsmiddel, påvirker krystallisations- og kogeprocesserne markant . Fra Raoults første lov udledes to konsekvenser med hensyn til faldet i frysepunktet og stigningen i kogepunktet for opløsninger, som i deres kombinerede form er kendt som den anden Raoults lov .
Sænkning af krystallisationstemperaturen for opløsninger
Se også : Frysepunktsdepression _ _
Betingelsen for krystallisation er ligheden mellem opløsningsmidlets mættede damptryk over opløsningen og damptrykket over det faste opløsningsmiddel. Da et opløsningsmiddels damptryk over en opløsning altid er lavere end over et rent opløsningsmiddel, vil denne lighed altid opnås ved en temperatur lavere end opløsningsmidlets frysepunkt. Så havvand begynder at fryse ved en temperatur på omkring -2 ° C.
Forskellen mellem krystallisationstemperaturen for opløsningsmidlet T° fr og temperaturen ved begyndelsen af krystallisationen af opløsningen T fr er faldet i krystallisationstemperaturen.
- Faldet i krystallisationstemperaturen af uendeligt fortyndede opløsninger afhænger ikke af arten af det opløste stof og er direkte proportionalt med opløsningens molære koncentration .
Da opløsningsmidlet krystalliserer fra opløsningen, stiger koncentrationen af sidstnævnte, har opløsningerne ikke et specifikt frysepunkt og krystalliserer i et bestemt temperaturområde.
Forøgelse af kogepunktet for opløsninger
En væske koger ved den temperatur, hvor det samlede damptryk bliver lig med det ydre tryk. Hvis det opløste stof er ikke-flygtigt (det vil sige, at dets mættede damptryk over opløsningen kan negligeres), så er det samlede mættede damptryk over opløsningen lig med opløsningsmidlets partialdamptryk . I dette tilfælde vil det mættede damptryk over opløsningen ved enhver temperatur være mindre end over det rene opløsningsmiddel, og lighed med dets ydre tryk vil blive opnået ved en højere temperatur. Kogepunktet for en opløsning af et ikke-flygtigt stof T b er således altid højere end kogepunktet for et rent opløsningsmiddel ved samme tryk T ° b .
- Forøgelsen af kogepunktet for uendeligt fortyndede opløsninger af ikke-flygtige stoffer afhænger ikke af arten af det opløste stof og er direkte proportional med opløsningens molære koncentration
Kryoskopiske og ebullioskopiske konstanter
Proportionalitetskoefficienterne K og E i ovenstående ligninger er henholdsvis opløsningsmidlets kryoskopiske og ebullioskopiske konstanter, som har den fysiske betydning at sænke krystallisationstemperaturen og hæve kogepunktet for en opløsning med en koncentration på 1 mol/kg . For vand er de lig med henholdsvis 1,86 og 0,52 K mol −1 kg . Da en én-molær opløsning ikke er uendeligt fortyndet, er Raoults anden lov generelt ikke opfyldt for den, og værdierne af disse konstanter opnås ved at ekstrapolere afhængigheden fra området med lave koncentrationer til m = 1 mol/kg .
For vandige opløsninger i ligningerne i Raoults anden lov erstattes molær koncentration undertiden med molær koncentration . I det generelle tilfælde er en sådan udskiftning ulovlig, og for løsninger, hvis densitet afviger fra 1 g/cm³ , kan det føre til væsentlige fejl.
Raoults anden lov gør det muligt eksperimentelt at bestemme molekylvægtene af forbindelser, der ikke er i stand til at dissociere i et givet opløsningsmiddel; det kan også bruges til at bestemme graden af dissociation af elektrolytter.
Elektrolytløsninger
Raoults love er ikke opfyldt for opløsninger (selv uendeligt fortyndede), der leder elektrisk strøm- elektrolyt -opløsninger . For at tage højde for disse afvigelser introducerede van't Hoff en ændring af ovenstående ligninger - den isotoniske koefficient i , som implicit tager højde for dissociationen af de opløste molekyler:
;
Ikke -underordning af elektrolytopløsninger til Raoults love og Van't Hoff-princippet tjente som udgangspunkt for S. A. Arrhenius' skabelse af teorien om elektrolytisk dissociation .
Litteratur
- Stromberg A. G., Semchenko D. P. Fysisk kemi - M .: Higher school, 1999. - 527 s.
- Daniels F., Alberti R. Fysisk kemi - M. : Mir, 1978. - 645 s.
| Destillation | ||
|---|---|---|
| Teori | ||
| I industrien | ||
| I laboratoriet | ||
| Sorter | ||