ラウールは、 1887年にフランスの化学者フランソワ・マリー・ラウールによって提案され、そして各成分の部分蒸気圧に応じて2つ(典型的には、理想的な)不混和性物質の溶液の蒸気圧の挙動を説明するのに役立つましたこれに存在します。
科学的に証明された数学モデルを利用して、さまざまな条件下での物質の挙動を説明し、それらが関与する現象を説明するために使用される化学の法則があります。ラウルトの法則はその1つです。
フランソワマリーラウルト
気体(または液体)の分子間の相互作用に基づく説明を使用して蒸気圧の挙動を予測し、モデルを修正するために必要な係数を考慮すれば、この法則を使用して非理想的または実際の解を研究します。数学的に、それを非理想的な条件に調整します。
それは何で構成されていますか?
ラウルの法則は、含まれる解が理想的な方法で動作するという仮定に基づいています。これは、この法則が、異なる分子間の分子間力が類似の分子間に存在する力に等しいという考えに基づいているために起こります(実際にはそれほど正確ではありません)。
実際、ソリューションが理想に近づくほど、この法律で提案されている特性に準拠する機会が増えます。
この法則は、溶液の蒸気圧と不揮発性溶質を関連付け、その温度での純粋な溶質の蒸気圧にモル分率を乗じたものに等しくなることを示しています。これは、次のように単一のコンポーネントの数学用語で表されます。
P 私は Pº= Iを。X i
この発現Pでiは、ガス混合物中の成分Iの部分蒸気圧に等しい、Pº iが純粋成分Iの蒸気圧であり、X iが、混合物中の成分Iのモル分率です。
同様に、溶液にいくつかの成分があり、それらが平衡状態に達した場合、溶液の全蒸気圧は、ラウルの法則とダルトンの法則を組み合わせることによって計算できます。
P =Pº A X A +Pº B X B +Pº C XとC …
同様に、溶質と溶媒が1つだけ存在するソリューションでは、法則は次のように定式化できます。
P A =(1-X Bは)PºxはAを
正と負の偏差
この法則で研究できる解は、分子間の相互作用が小さく、解全体で例外なく同じ特性を仮定できるため、通常は理想的な方法で動作するはずです。
ただし、理想的なソリューションは実際には実際には存在しないため、2つの係数を分子間相互作用を表す計算に組み込む必要があります。これらは、フガシティー係数と活動度係数です。
この意味で、ラウルの法則に関する偏差は、そのときに得られた結果に応じて、正または負として定義されます。
正の偏差
ラウルの法則に関して正の偏差は、溶液の蒸気圧がラウルの法則で計算されたものよりも大きい場合に発生します。
これは、類似した分子間の凝集力が、異なる分子間の同じ力よりも大きい場合に発生します。この場合、両方の成分が蒸発しやすくなります。
この偏差は、蒸気圧曲線で特定の組成の最大点として見られ、正の共沸混合物を形成します。
共沸混合物は、単一の成分で構成されているかのように動作し、その組成を変更せずに蒸発する、2つ以上の化合物の液体混合物です。
負の偏差
ラウルの法則に関して負の偏差は、混合物の蒸気圧が法則による計算後に予想よりも低い場合に発生します。
これらの偏差は、混合物の分子間の凝集力が、純粋な状態の液体の粒子間の平均力よりも大きい場合に発生します。
このタイプの偏差は、純粋な状態の物質の吸引力よりも大きい引力によって、液体状態の各コンポーネントの保持を生成し、システム内の蒸気の分圧が低下します。
蒸気圧曲線の負の共沸混合物は最小点を表し、混合物に含まれる2つ以上の成分間の親和性を示します。
例
ラウルの法則は、分子間力に基づいて溶液の圧力を計算するために一般的に使用され、計算された値を実際の値と比較して、偏差があるかどうか、正または負であるかどうかを結論付けます。以下は、ラウルの法則の2つの使用例です。
ベーシックミックス
プロパンとブタンで構成される次の混合物は、蒸気圧の概算を表しており、40℃の温度で、両方の成分が同じ比率(50-50)で見つかると想定できます。
X プロパン = 0.5
Pº プロパン = 1352.1 kPa
X ブタン = 0.5
Pº ブタン = 377.6 kPa
これはラウルの法則で計算されます。
P 混合 =(0.5 x 377.6 kPa)+(0.5 x 1352.1 kPa)
そのため:
P 混合物 = 864.8 kPa
不揮発性溶質との二成分混合物
時々、混合物中の溶質が非揮発性であることが発生するため、蒸気圧の挙動を理解するために法則が使用されます。
水と砂糖がそれぞれ95%と5%の割合で混合されており、通常の温度条件下で:
X 水 = 0.95
Pº 水 = 2.34 kPa
X 糖 = 0.05
Pº 砂糖 = 0 kPa
これはラウルの法則で計算されます。
P 混合 =(0.95 x 2.34 kPa)+(0.05 x 0 kPa)
そのため:
P 混合物 = 2.22 kPa
明らかに、分子間力の影響による水の蒸気圧の低下がありました。
参考文献
- アン・マリー・ヘルメンスティン、P(nd)。ラウルトの法則の定義。thoughtco.comから取得
- ChemGuide。(sf)。ラウルの法則と非揮発性溶質。chemguide.co.ukから取得
- LibreTexts。(sf)。ラウルの法則と理想的な液体の混合物。chem.libretexts.orgから取得
- ニュートリウム。(sf)。ラウルの法則。neutrium.netから取得
- ウィキペディア。(sf)。ラウルの法則。en.wikipedia.orgから取得