La loi de Raoult dans laquelle il se compose, écarts positifs et négatifs

Le La loi de Raoult a été proposé par le chimiste français François-Marie Raoult en 1887, et sert à expliquer le comportement de la pression de vapeur d'une solution de deux substances miscibles (typiquement idéales) en fonction de la pression de vapeur partielle de chaque composant présent.

Il existe des lois de la chimie qui décrivent le comportement des substances dans différentes conditions et expliquent les phénomènes dans lesquels elles interviennent, en utilisant des modèles mathématiques scientifiquement prouvés. La loi de Raoult en fait partie.

En utilisant une explication basée sur les interactions entre molécules de gaz (ou liquides) pour prédire le comportement des pressions de vapeur, cette loi sera utilisée pour étudier des solutions non idéales ou réelles, à condition que les coefficients nécessaires pour corriger le modèle soient pris en compte. mathématique et l'ajuster à des conditions non idéales.

Index

• 1 Qu'est ce que c'est?
• 2 écarts positifs et négatifs
  • 2.1 Déviations positives
  • 2.2 Déviations négatives
• 3 exemples
  • 3.1 Mélange de base
  • 3.2 Mélange binaire avec soluté non volatil
• 4 références

En quoi consiste?

La loi de Raoult repose sur l'hypothèse que les solutions impliquées se comportent de manière idéale: cela se produit parce que cette loi repose sur l'idée que les forces intermoléculaires entre différentes molécules sont les mêmes que celles entre des molécules similaires (ce qui ce n'est pas si réussi dans la réalité).

En fait, plus une solution sera proche de l’idéalité, plus elle aura de chances de respecter les caractéristiques proposées par cette loi.

Cette loi relie la pression de vapeur d'une solution à un soluté non volatil, déclarant qu'elle sera égale à la pression de vapeur de ce soluté pur à cette température, multipliée par sa fraction molaire. Ceci est exprimé en termes mathématiques pour un composant unique de la manière suivante:

P_je = Pº_je . X_je

Dans cette expression P_je est égal à la pression de vapeur partielle du composant i dans le mélange gazeux, Pº_je est la pression de vapeur du composant pur i et X_je est la fraction molaire du composant i dans le mélange.

De même, lorsque vous avez plusieurs composants dans une solution et que vous avez atteint un état d'équilibre, vous pouvez calculer la pression de vapeur totale de la solution en combinant la loi de Raoult avec celle de Dalton:

P = Pº_UnX_Un + Pº_BX_B + Pº_CX_c…

En outre, dans les solutions où un seul soluté et le solvant sont présents, la loi peut être formulée comme indiqué ci-dessous:

P_Un = (1-X_B) x Pº_Un

Déviations positives et négatives

Les solutions qui peuvent être étudiées avec cette loi devraient normalement se comporter idéalement, car les interactions entre leurs molécules sont petites et permettent de supposer les mêmes propriétés dans toute la solution sans exception.

Cependant, les solutions idéales sont pratiquement inexistantes dans la réalité, donc deux coefficients doivent être incorporés dans les calculs qui représentent les interactions intermoléculaires. Ce sont le coefficient de fugacité et le coefficient d'activité.

En ce sens, les écarts par rapport à la loi de Raoult sont définis comme positifs ou négatifs, en fonction des résultats obtenus à l’époque.

Écarts positifs

Les déviations positives par rapport à la loi de Raoult se produisent lorsque la pression de vapeur de la solution est supérieure à celle calculée avec la loi de Raoult.

Cela se produit lorsque les forces de cohésion entre molécules similaires sont supérieures aux mêmes forces entre les différentes molécules. Dans ce cas, les deux composants se vaporisent plus facilement.

Cet écart est vu dans la courbe de pression de vapeur comme un point maximum dans une composition particulière, formant un azéotrope positif.

L'azéotrope est un mélange liquide de deux composés chimiques ou plus qui se comporte comme s'il était formé par un seul composant et qui s'évapore sans changer de composition.

Écarts négatifs

Des écarts négatifs par rapport à la loi de Raoult surviennent lorsque la pression de vapeur du mélange est inférieure à celle prévue après calcul avec la loi.

Ces déviations apparaissent lorsque les forces de cohésion entre les molécules du mélange sont supérieures aux forces moyennes entre les particules des liquides à l'état pur.

Ce type de déviation génère une rétention de chaque composant à l'état liquide par des forces d'attraction supérieures à celles de la substance à l'état pur, de sorte que la pression de vapeur partielle du système est réduite.

Les azéotropes négatifs dans les courbes de pression de vapeur représentent un point minimum et démontrent une affinité entre les deux composants impliqués dans le mélange.

Des exemples

La loi de Raoult est couramment utilisée pour calculer la pression d'une solution en fonction de ses forces intermoléculaires, en comparant les valeurs calculées avec les valeurs réelles pour conclure s'il y a un écart et si cela doit être positif ou négatif. Voici deux exemples d'utilisations de la loi de Raoult:

Mélange de base

Le mélange suivant, constitué de propane et de butane, représente une approximation de la pression de vapeur et on peut supposer que les deux composants sont dans des proportions égales (50-50), à une température de 40 ° C:

X_{le propane} = 0.5

Pº_{le propane} = 1352,1 kPa

X_butane = 0.5

Pº_butane = 377,6 kPa

Il est calculé avec la loi de Raoult:

P_mélange = (0,5 x 377,6 kPa) + (0,5 x 1352,1 kPa)

Pour ce que:

P_mélange = 864,8 kPa

Mélange binaire avec soluté non volatil

Il arrive parfois que le soluté du mélange ne soit pas volatil, de sorte que la loi est utilisée pour comprendre le comportement de la pression de vapeur.

Étant donné un mélange d'eau et de sucre dans des proportions respectives de 95% et 5% et dans des conditions de température normales:

X_l'eau = 0.95

Pº_l'eau = 2,34 kPa

X_sucre = 0.05

Pº_sucre = 0 kPa

Il est calculé avec la loi de Raoult:

P_mélange = (0,95 x 2,34 kPa) + (0,05 x 0 kPa)

Pour ce que:

P_mélange = 2,22 kPa

De toute évidence, la pression de vapeur d'eau a diminué sous l'effet des forces intermoléculaires.

Références

1. Anne Marie Helmenstine, P. (s.f.). Raoult's Law Definition. Récupéré de thoughtco.com
2. ChemGuide. (s.f.) La loi de Raoult et les solutés non volatiles. Récupéré de chemguide.co.uk
3. LibreTexts. (s.f.) La loi de Raoult et les mélanges idéaux de liquides. Récupéré de chem.libretexts.org
4. Neutrium. (s.f.) Loi de Raoult. Récupéré de neutrium.net
5. Wikipedia. (s.f.) Loi de Raoult. Récupéré de en.wikipedia.org