Идеальные растворы

В растворе существуют три основные силы межмолекулярного притяжения:притяжение между молекулами растворителя, притяжение между молекулами растворенного вещества и притяжение между растворенным веществом и молекулами растворителя. Если сила каждого из трех типов взаимодействий одинакова по величине, раствор называется идеальным. Идеальный раствор подчиняется закону Рауля при всех концентрациях.

Для идеального раствора с двумя летучими компонентами, такими как толуол и бензол, парциальное давление пара каждого компонента будет определяться законом Рауля как произведение давления пара чистого компонента и его мольной доли. В данном растворе мольная доля толуола составляет 0, 4, а мольная доля бензола составляет 0, 6. Так как давление паров чистого толуола и чистого бензола составляет 22 и 75 торр соответственно, парциальные давления толуола и бензола в этом растворе будут 8, 8 и 45 торр соответственно.

Общее давление пара складывается из парциальных давлений каждого компонента и равно 54 торр. Для такого идеального раствора график зависимости давления пара от мольной доли представляет прямую линию. Когда межмолекулярные силы в растворе неоднородны, раствор отклоняется от закона Рауля и называется неидеальным.

Если взаимодействия растворитель-растворенное вещество в растворе слабее, чем взаимодействия растворитель-растворитель, как в случае раствора бензола и метанола, растворенное вещество позволит большему количеству частиц растворителя уйти в газообразное состояние, чем в чистом растворителе. Таким образом, давление пара будет больше, чем предсказывается законом Рауля. Такие растворы показывают положительное отклонение от закона Рауля.

И наоборот, в растворе с сильным взаимодействием растворенного вещества и растворителя растворенное вещество будет препятствовать испарению растворителя, и давление пара раствора будет меньше, чем предсказывается законом Рауля. Это наблюдается в водном растворе ацетона и хлороформа, где сильная водородная связь между ними приводит к отрицательному отклонению от закона Рауля.