Raoultov zákon

Raoultov zákon vyjadruje vzťah medzi zložením kvapaliny a zložením pár nad ňou. Zákon odvodil francúzsky chemik François-Marie Raoult.

Diagram znázorňujúci tlakové pomery v reálnom roztoku zložiek A a B. Vyznačené sú pozitívne odchýlky od priamok.

Raoultov zákon hovorí, že parciálny tlak ( $p_{A}$ ) nasýtenej pary zložky A nad jej roztokom sa rovná tlaku nasýtenej pary zložky A nad čistým rozpúšťadlom (t. j. látka A) násobený molovým zlomkom látky A v roztoku ( $x_{A}$ ):

p_{A}=p_{A}^{0}\cdot x_{A}

Zo vzťahu vyplýva, že medzi parciálnym tlakom zložky a molovým zlomkom tejto zložky platí priama úmernosť. Konštantou úmernosti je tlak $p_{A}^{0}$ , ktorý je pre každú látku charakteristický a jeho hodnota vyjadruje prchavosť danej zložky.

Diagram znázorňujúci tlakové pomery v ideálnom roztoku zložiek A a B. Zložka A má nižšiu teplotu varu, preto je prchavejšia (vytvára pri danej teplote vyšší tlak nasýtených pár).

Priama úmernosť platí len pre ideálne roztoky, reálne roztoky vykazujú pozitívne aj negatívne odchýlky od Raoultovho zákona.

Raoultov zákon pre dvojzložkovú sústavu

Tlak pár nad dvojzložkovým roztokom je tvorený dvoma parciálnymi tlakmi týchto zložiek. Pre zložku A platí:

p_{A}=p_{A}^{0}\cdot x_{A}

a pre zložku B platí:

p_{B}=p_{B}^{0}\cdot x_{B}

Celkový tlak pár nad roztokom je rovný súčtu parciálnych tlakov jednotlivých zložiek:

p=p_{A}+p_{B}\,

a po dosadení:

p=p_{A}^{0}\cdot x_{A}+p_{B}^{0}\cdot x_{B}

T-x diagram ideálneho dvojzložkového roztoku. Ak je teplota a zloženie sústavy dané bodom C, potom zloženie pár je dané bodom A a zloženie kvapaliny je dané bodom B.

Keďže pre dvojzložkovú sústavu, musí pre molárne zlomky platiť $x_{B}=1-x_{A}$ , po dosadení a úprave dostaneme:

p=x_{A}(p_{A}^{0}-p_{B}^{0})+p_{B}^{0}\cdot

Táto rovnica je rovnicou priamky, ktorej smernicou je $(p_{A}^{0}-p_{B}^{0})$ a kvocientom je $p_{B}^{0}$ . Dokazuje, že celkový tlak pár nad dvojzložkovou sústavou je lineárne závislý od jej zloženia. Matematicky sme v podstate sčítali dve rôznobežné priamky a výsledkom je opäť priamka.

Vieme, že molárny zlomok ( $y$ ) zložky v parách (t. j. plynnej fáze) je rovný podielu parciálneho tlaku zložky a celkového tlaku v sústave:

y_{A}={\frac {p_{A}}{p}}={\frac {p_{A}^{0}\cdot x_{A}}{p}}

Tento vzťah však už ani v ideálnom roztoku nie je rovnicou priamky, ale krivky.

Aplikácia Raoultovho zákona

Zo závislosti tlaku pár od zloženia kvapalnej aj plynnej fázy je vyplýva, že koncentrácia prchavejšej zložky je v plynnej fáze vyššia než v kvapalnej. Práve tento jav je základom separačných metód ako sú destilácia alebo rektifikácia.

Fyzikálny portál
Chemický portál

This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.