ĐỊNH LUẬT RAOULT: NÓ LÀ GÌ, ĐỘ LỆCH TÍCH CỰC VÀ TIÊU CỰC - HÓA HỌC - 2026

Các Raoult đã được đề xuất bởi nhà hóa học người Pháp François-Marie Raoult vào năm 1887, và phục vụ để giải thích hành vi của áp suất hơi của dung dịch hai (thường là lý tưởng) chất immiscible theo áp suất hơi một phần của mỗi thành phần hiện trong này.

Có những quy luật hóa học được sử dụng để mô tả hành vi của các chất trong các điều kiện khác nhau và giải thích các hiện tượng mà chúng có liên quan, sử dụng các mô hình toán học đã được khoa học chứng minh. Định luật Raoult là một trong số này.

François-Marie Raoult

Sử dụng cách giải thích dựa trên sự tương tác giữa các phân tử của chất khí (hoặc chất lỏng) để dự đoán hành vi của áp suất hơi, định luật này được sử dụng để nghiên cứu các giải pháp không lý tưởng hoặc thực, với điều kiện phải xem xét các hệ số cần thiết để hiệu chỉnh mô hình. toán học và điều chỉnh nó thành các điều kiện không lý tưởng.

Nó bao gồm những gì?

Định luật Raoult dựa trên giả định rằng các dung dịch liên quan hoạt động theo một cách lý tưởng: điều này xảy ra bởi vì định luật này dựa trên ý tưởng rằng lực giữa các phân tử giữa các phân tử khác nhau bằng lực tồn tại giữa các phân tử tương tự (mà không chính xác trong thực tế).

Trên thực tế, một giải pháp càng gần với lý tưởng, thì giải pháp đó càng có nhiều cơ hội tuân thủ các đặc điểm mà luật này đề xuất.

Định luật này liên hệ áp suất hơi của một dung dịch với một chất tan không bay hơi, nói rằng nó sẽ bằng áp suất hơi của chất tan nguyên chất đó ở nhiệt độ đó, nhân với phần mol của nó. Điều này được thể hiện bằng các thuật ngữ toán học cho một thành phần đơn lẻ như sau:

P _i = Pº _i . X _tôi

Trong biểu thức này, P _i bằng áp suất hơi riêng phần của thành phần i trong hỗn hợp khí, Pº _i là áp suất hơi của thành phần i nguyên chất, và X _i là phần mol của thành phần i trong hỗn hợp.

Theo cách tương tự, khi có một số thành phần trong một dung dịch và chúng đã đạt đến trạng thái cân bằng, tổng áp suất hơi của dung dịch có thể được tính bằng cách kết hợp định luật Raoult với Dalton:

P = Pº _A X _A + Pº _B X _B + Pº _C X _c …

Tương tự như vậy, trong những dung dịch chỉ có một chất tan và dung môi, định luật có thể được xây dựng như hình dưới đây:

P _A = (1-X _B ) x Pº _A

Độ lệch tích cực và tiêu cực

Các giải pháp có thể được nghiên cứu với định luật này thường phải hoạt động theo cách lý tưởng, vì tương tác giữa các phân tử của chúng là nhỏ và cho phép giả định các tính chất giống nhau trong toàn bộ dung dịch mà không có ngoại lệ.

Tuy nhiên, các giải pháp lý tưởng thực tế không tồn tại trong thực tế, do đó, hai hệ số phải được đưa vào các phép tính đại diện cho các tương tác giữa các phân tử. Đây là hệ số chạy trốn và hệ số hoạt động.

Theo nghĩa này, sai lệch đối với định luật Raoult được định nghĩa là tích cực hoặc tiêu cực, tùy thuộc vào kết quả thu được tại thời điểm đó.

Sai lệch tích cực

Sai lệch dương đối với định luật Raoult xảy ra khi áp suất hơi của dung dịch lớn hơn áp suất được tính theo định luật Raoult.

Điều này xảy ra khi lực liên kết giữa các phân tử tương tự lớn hơn lực tương tự giữa các phân tử khác nhau. Trong trường hợp này, cả hai thành phần bốc hơi dễ dàng hơn.

Độ lệch này được xem trong đường cong áp suất hơi như một điểm cực đại trong một chế phẩm cụ thể, tạo thành một azeotrope dương.

Azeotrope là một hỗn hợp lỏng của hai hoặc nhiều hợp chất hóa học hoạt động như thể nó được tạo thành từ một thành phần duy nhất và bay hơi mà không thay đổi thành phần của nó.

Sai lệch tiêu cực

Sai lệch âm đối với định luật Raoult xảy ra khi áp suất hơi của hỗn hợp thấp hơn dự kiến ​​sau khi tính toán với định luật.

Những sai lệch này xuất hiện khi lực dính giữa các phân tử của hỗn hợp lớn hơn lực trung bình giữa các phần tử của chất lỏng ở trạng thái nguyên chất.

Loại sai lệch này tạo ra lực hấp dẫn giữ từng thành phần ở trạng thái lỏng của nó lớn hơn lực hấp dẫn của chất ở trạng thái nguyên chất, do đó áp suất riêng phần của hơi trong hệ bị giảm.

Các dạng azeotropes âm trong các đường cong áp suất hơi biểu thị một điểm cực tiểu và chứng tỏ ái lực giữa hai hoặc nhiều thành phần tham gia vào hỗn hợp.

Ví dụ

Định luật Raoult thường được sử dụng để tính áp suất của một dung dịch dựa trên lực liên phân tử của nó, so sánh các giá trị tính được với các giá trị thực để kết luận xem có độ lệch nào không và nó nên dương hay âm. Dưới đây là hai ví dụ về việc sử dụng định luật Raoult:

Hỗn hợp cơ bản

Hỗn hợp sau đây, được tạo thành từ propan và butan, đại diện cho áp suất hơi gần đúng và chúng ta có thể giả định rằng cả hai thành phần được tìm thấy với tỷ lệ bằng nhau trong nó (50-50), ở nhiệt độ 40ºC:

X _propan = 0,5

Pº _propan = 1352,1 kPa

X _butan = 0,5

Pº _butan = 377,6 kPa

Nó được tính toán với định luật Raoult:

_{Hỗn hợp} P = (0,5 x 377,6 kPa) + (0,5 x 1352,1 kPa)

Vậy nên:

_{Hỗn hợp} P = 864,8 kPa

Hỗn hợp nhị phân với chất tan không bay hơi

Đôi khi xảy ra trường hợp chất tan trong hỗn hợp không bay hơi, do đó, định luật được sử dụng để hiểu ứng suất của áp suất hơi.

Cho hỗn hợp nước và đường có tỉ lệ lần lượt là 95% và 5% ở điều kiện nhiệt độ thường:

X _nước = 0,95

Pº _nước = 2,34 kPa

X _đường = 0,05

Pº _đường = 0 kPa

Nó được tính toán với định luật Raoult:

_{Hỗn hợp} P = (0,95 x 2,34 kPa) + (0,05 x 0 kPa)

Vậy nên:

_{Hỗn hợp} P = 2,22 kPa

Rõ ràng là đã có sự sụt giảm áp suất hơi của nước do tác động của lực giữa các phân tử.

Người giới thiệu

1. Anne Marie Helmenstine, P. (nd). Định nghĩa Định luật Raoult. Lấy từ thinkco.com
2. ChemGuide. (sf). Định luật Raoult và các chất hòa tan không bay hơi. Lấy từ chemguide.co.uk
3. LibreTexts. (sf). Định luật Raoult và Hỗn hợp Lý tưởng của Chất lỏng. Lấy từ chem.libretexts.org
4. Neutrium. (sf). Định luật Raoult. Lấy từ neutrium.net
5. Wikipedia. (sf). Định luật Raoult. Lấy từ en.wikipedia.org