12.9:

Idealne rozwiązania

JoVE Core
Chemia
Aby wyświetlić tę treść, wymagana jest subskrypcja JoVE.  Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
JoVE Core Chemia
Ideal Solutions
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.

17,879 Views

02:24 min
September 24, 2020

Zgodnie z prawem Raoulta, ciśnienie parcjalne pary rozpuszczalnika w roztworze jest równe lub identyczne z prężnością par czystego rozpuszczalnika pomnożoną przez jego ułamek molowy w roztworze. Jednak prawo Raoulta obowiązuje tylko w przypadku rozwiązań idealnych. Aby roztwór był idealny, oddziaływanie rozpuszczalnik-substancja rozpuszczona musi być tak samo silne, jak oddziaływanie rozpuszczalnik-rozpuszczalnik lub substancja rozpuszczona-substancja rozpuszczona. Sugeruje to, że zarówno substancja rozpuszczona, jak i rozpuszczalnik zużywają taką samą ilość energii do ucieczki do fazy gazowej, jak wtedy, gdy są w stanie czystym. Jest to możliwe tylko wtedy, gdy różne składniki roztworu są chemicznie podobne, jak w przypadku benzenu i toluenu lub heksanu i heptanu.

Ponieważ wiele rozwiązań nie ma jednorodnych sił przyciągania, prężność par tych roztworów odbiega od ciśnienia przewidzianego przez prawo Raoulta. Na przykład, gdy etanol rozpuszcza się w wodzie, między cząsteczkami wody a cząsteczkami etanolu występuje silne przyciąganie. Te siły przyciągania mają tendencję do spowalniania utraty cząsteczek wody z powierzchni roztworu. Jeśli jednak roztwór jest wystarczająco rozcieńczony, powierzchnia będzie zawierała więcej cząsteczek wody. Niektóre z tych cząsteczek wody powierzchniowej mogą nie być otoczone żadnymi cząsteczkami etanolu i nadal mogą uciekać do fazy gazowej w tym samym tempie, co w czystej wodzie. Mówi się, że takie rozcieńczone roztwory zbliżają się do idealnego zachowania.

W przypadku rozwiązań nieidealnych odchylenie od prawa Raoulta może być ujemne lub dodatnie. Ujemne odchylenie ma miejsce, gdy prężność pary jest niższa niż oczekiwana zgodnie z prawem Raoulta. Roztwór wody i kwasu solnego wykazuje ujemne odchylenie, ponieważ wiązania wodorowe między wodą a kwasem solnym zapobiegają tak łatwemu parowaniu cząsteczek wody powierzchniowej.

Alternatywnie, odchylenie dodatnie występuje, gdy przyciąganie między cząsteczkami każdego składnika, zarówno rozpuszczonego, jak i rozpuszczalnika-rozpuszczalnika, jest większe niż przyciąganie między rozpuszczalnikiem a substancją rozpuszczoną. W takich rozwiązaniach oba składniki mogą łatwo uciec do fazy gazowej. Przykładem dodatniego odchylenia jest roztwór benzenu i metanolu, ponieważ siły międzycząsteczkowe między benzenem a metanolem są słabsze niż w czystym metanolu.