Solutions idéales

Dans une solution, il y a trois principaux forces intermoléculaires attractifs:attractions entre les molécules de solvant, attractions entre les molécules de soluté, et attractions entre le soluté et les molécules de solvant. Si la force de chacun des trois types d'interactions sont de magnitude similaire, la solution est appelée une solution idéale. Une solution idéale obéit à la loi de Raoult à toutes les concentrations.

Pour une solution idéale avec deux composants volatils, comme le toluène et le benzène, la pression de vapeur partielle de chaque composante sera donnée par la loi de Raoult en tant que produit de la pression de vapeur du composant pur et sa fraction molaire. Dans une solution donnée, la fraction molaire du toluène est de 0, 4 et la fraction molaire du benzène est de 0, 6. Comme les pressions de vapeur du toluène pur et du benzène pur sont respectivement de 22 et 75 torrs, les pressions partielles de toluène et de benzène dans cette solution sera respectivement de 8, 8 et 45 torr.

La pression de vapeur totale est la somme des pressions partielles de chaque composant et est égale à 54 torr. Pour une solution aussi idéale, une parcelle de la pression de vapeur par rapport à la fraction molaire donne une ligne droite. Lorsque les forces intermoléculaires dans une solution ne sont pas uniformes, la solution s'écarte de la loi de Raoult et est dite non-idéale.

Si les interactions solvant-soluté dans une solution sont plus faibles que les interactions solvant-solvant, comme dans le cas d'une solution de benzène et de méthanol, le soluté permettra à plus de particules de solvant de s'échapper à l'état gazeux que dans le solvant pur. Ainsi, la pression de vapeur aurait tendance à être supérieure à celle prédite par la loi de Raoult. De telles solutions montrent un écart positif par rapport à la loi de Raoult.

Inversement, dans une solution avec un soluté-solvant d'interactions fortes, le soluté empêchera le solvant de la vaporisation et la vapeur de la pression de la solution sera inférieure à cela prédite par la loi de Raoult. Ceci est observé dans une solution aqueuse d'acétone et le chloroforme, où une forte liaison hydrogène entre les deux conduit à un écart négatif de la loi de Raoult.