LEGGE DI RAOULT: COS'È, DEVIAZIONI POSITIVE E NEGATIVE - CHIMICA - 2025

Il Raoult fu proposto dal chimico francese François-Marie Raoult nel 1887, e serve a spiegare il comportamento della tensione di vapore di una soluzione di due sostanze immiscibili (tipicamente ideali) in base alla tensione di vapore parziale di ciascun componente presente in questo.

Esistono leggi della chimica che vengono utilizzate per descrivere il comportamento di sostanze in diverse condizioni e spiegare i fenomeni in cui sono coinvolte, avvalendosi di modelli matematici scientificamente provati. La legge di Raoult è una di queste.

François-Marie Raoult

Utilizzando una spiegazione basata sulle interazioni tra le molecole di gas (o liquidi) per prevedere il comportamento delle pressioni di vapore, questa legge viene utilizzata per studiare soluzioni non ideali o reali, a condizione che si considerino i coefficienti necessari per correggere il modello. matematico e adattarlo a condizioni non ideali.

In cosa consiste?

La legge di Raoult si basa sul presupposto che le soluzioni coinvolte si comportino in modo ideale: questo accade perché questa legge si basa sull'idea che le forze intermolecolari tra molecole diverse sono uguali a quelle che esistono tra molecole simili (che non così preciso nella realtà).

Infatti, più una soluzione si avvicina all'idealità, più opportunità avrà per rispettare le caratteristiche proposte da questa legge.

Questa legge mette in relazione la tensione di vapore di una soluzione con un soluto non volatile, affermando che sarà uguale alla tensione di vapore di quel soluto puro a quella temperatura, moltiplicata per la sua frazione molare. Questo è espresso in termini matematici per un singolo componente come segue:

P _i = Pº _i . X _i

In questa espressione P _i è uguale alla pressione di vapore parziale i componenti nella miscela di gas, Pº _i è la tensione di vapore di puro i componenti, e X _i è la frazione molare del componente i nella miscela.

Allo stesso modo, quando ci sono più componenti in una soluzione e hanno raggiunto uno stato di equilibrio, la tensione di vapore totale della soluzione può essere calcolata combinando la legge di Raoult con quella di Dalton:

P = Pº _A X _A + Pº _B X _B + Pº _C X _c …

Allo stesso modo, in quelle soluzioni in cui sono presenti un solo soluto e il solvente, la legge può essere formulata come mostrato di seguito:

P _A = (1-X _B ) x Pº _A

Deviazioni positive e negative

Le soluzioni studiabili con questa legge dovrebbero normalmente comportarsi in modo ideale, poiché le interazioni tra le loro molecole sono piccole e consentono di assumere le stesse proprietà per tutta la soluzione senza eccezioni.

Tuttavia, le soluzioni ideali sono praticamente inesistenti nella realtà, quindi nei calcoli devono essere incorporati due coefficienti che rappresentano le interazioni intermolecolari. Questi sono il coefficiente di fugacità e il coefficiente di attività.

In questo senso le deviazioni rispetto alla legge di Raoult vengono definite positive o negative, a seconda dei risultati ottenuti al momento.

Deviazioni positive

Deviazioni positive rispetto alla legge di Raoult si verificano quando la tensione di vapore della soluzione è maggiore di quella calcolata con la legge di Raoult.

Ciò accade quando le forze di coesione tra molecole simili sono maggiori delle stesse forze tra molecole diverse. In questo caso, entrambi i componenti vaporizzano più facilmente.

Questa deviazione è vista nella curva della tensione di vapore come un punto massimo in una particolare composizione, formando un azeotropo positivo.

L'azeotropo è una miscela liquida di due o più composti chimici che si comporta come se fosse costituita da un unico componente e che evapora senza modificarne la composizione.

Deviazioni negative

Deviazioni negative rispetto alla legge di Raoult si verificano quando la tensione di vapore della miscela è inferiore al previsto dopo il calcolo con la legge.

Queste deviazioni compaiono quando le forze di coesione tra le molecole della miscela sono maggiori delle forze medie tra le particelle dei liquidi allo stato puro.

Questo tipo di deviazione genera una ritenzione di ogni componente allo stato liquido da forze attrattive maggiori di quelle della sostanza allo stato puro, in modo da ridurre la pressione parziale del vapore nel sistema.

Gli azeotropi negativi nelle curve della tensione di vapore rappresentano un punto minimo e dimostrano un'affinità tra i due o più componenti coinvolti nella miscela.

Esempi

La legge di Raoult è comunemente usata per calcolare la pressione di una soluzione in base alle sue forze intermolecolari, confrontando i valori calcolati con i valori reali per concludere se c'è una deviazione e se dovrebbe essere positiva o negativa. Di seguito sono riportati due esempi di utilizzi della legge di Raoult:

Miscela di base

La seguente miscela, composta da propano e butano, rappresenta un'approssimazione della tensione di vapore, e possiamo supporre che entrambi i componenti si trovino in proporzioni uguali al suo interno (50-50), ad una temperatura di 40 ºC:

_Propano X = 0,5

Pº _propano = 1352,1 kPa

X _butano = 0,5

Pº _butano = 377,6 kPa

Viene calcolato con la legge di Raoult:

_Miscela P = (0,5 x 377,6 kPa) + (0,5 x 1352,1 kPa)

Così che:

_Miscela P = 864,8 kPa

Miscela binaria con soluto non volatile

A volte capita che il soluto nella miscela non sia volatile, quindi la legge viene utilizzata per comprendere il comportamento della tensione di vapore.

Data una miscela di acqua e zucchero in proporzioni rispettivamente del 95% e del 5% e in condizioni di temperatura normali:

X _acqua = 0,95

Pº _acqua = 2,34 kPa

X _zucchero = 0,05

Pº _zucchero = 0 kPa

Viene calcolato con la legge di Raoult:

_Miscela P = (0,95 x 2,34 kPa) + (0,05 x 0 kPa)

Così che:

_Miscela P = 2,22 kPa

Chiaramente c'è stata una depressione nella pressione del vapore dell'acqua a causa degli effetti delle forze intermolecolari.

Riferimenti

1. Anne Marie Helmenstine, P. (nd). Definizione della legge di Raoult. Estratto da thoughtco.com
2. ChemGuide. (Sf). Legge di Raoult e soluti non volatili. Estratto da chemguide.co.uk
3. LibreTexts. (Sf). Legge di Raoult e miscele ideali di liquidi. Estratto da chem.libretexts.org
4. Neutrium. (Sf). Legge di Raoult. Estratto da neutrium.net
5. Wikipedia. (Sf). Legge di Raoult. Estratto da en.wikipedia.org