LOI DE RAOULT: QU'EST-CE QUE C'EST, ÉCARTS POSITIFS ET NÉGATIFS - CHIMIE - 2025

Le Raoult a été proposé par le chimiste français François-Marie Raoult en 1887, et sert à expliquer le comportement de la pression de vapeur d'une solution de deux substances non miscibles (typiquement idéales) en fonction de la pression de vapeur partielle de chaque composant présent dans ce.

Il existe des lois de la chimie qui sont utilisées pour décrire le comportement des substances dans différentes conditions et expliquer les phénomènes dans lesquels elles sont impliquées, en utilisant des modèles mathématiques scientifiquement prouvés. La loi de Raoult en fait partie.

François-Marie Raoult

Utilisant une explication basée sur les interactions entre les molécules de gaz (ou de liquides) pour prédire le comportement des pressions de vapeur, cette loi est utilisée pour étudier des solutions non idéales ou réelles, à condition que les coefficients nécessaires pour corriger le modèle soient considérés. mathématique et l'ajuster à des conditions non idéales.

En quoi consiste?

La loi de Raoult est basée sur l'hypothèse que les solutions impliquées se comportent de manière idéale: cela se produit parce que cette loi est basée sur l'idée que les forces intermoléculaires entre différentes molécules sont égales à celles qui existent entre des molécules similaires (qui pas si précis en réalité).

En effet, plus une solution se rapproche de l'idéalité, plus elle aura de chances de se conformer aux caractéristiques proposées par cette loi.

Cette loi met en relation la pression de vapeur d'une solution avec un soluté non volatil, en déclarant qu'elle sera égale à la pression de vapeur de ce soluté pur à cette température, multipliée par sa fraction molaire. Ceci est exprimé en termes mathématiques pour un seul composant comme suit:

P _i = Pº _i. X _i

Dans cette expression P _i est égal à la pression de vapeur partielle du composant i dans le mélange gazeux, Pº _i est la pression de vapeur du composant pur i, et X _i est la fraction molaire du composant i dans le mélange.

De la même manière, lorsqu'il y a plusieurs composants dans une solution et qu'ils ont atteint un état d'équilibre, la pression de vapeur totale de la solution peut être calculée en combinant la loi de Raoult avec celle de Dalton:

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

De même, dans les solutions où un seul soluté et le solvant sont présents, la loi peut être formulée comme indiqué ci-dessous:

P _A = (1-X _B) x Pº _A

Écarts positifs et négatifs

Les solutions qui peuvent être étudiées avec cette loi doivent normalement se comporter de manière idéale, car les interactions entre leurs molécules sont faibles et permettent d'assumer les mêmes propriétés dans toute la solution sans exception.

Cependant, les solutions idéales sont pratiquement inexistantes dans la réalité, donc deux coefficients doivent être incorporés dans les calculs qui représentent les interactions intermoléculaires. Ce sont le coefficient de fugacité et le coefficient d'activité.

En ce sens, les écarts par rapport à la loi de Raoult sont définis comme positifs ou négatifs, selon les résultats obtenus à l'époque.

Écarts positifs

Des écarts positifs par rapport à la loi de Raoult se produisent lorsque la pression de vapeur de la solution est supérieure à celle calculée avec la loi de Raoult.

Cela se produit lorsque les forces de cohésion entre des molécules similaires sont supérieures aux mêmes forces entre différentes molécules. Dans ce cas, les deux composants se vaporisent plus facilement.

Cet écart est vu dans la courbe de pression de vapeur comme un point maximum dans une composition particulière, formant un azéotrope positif.

L'azéotrope est un mélange liquide de deux ou plusieurs composés chimiques qui se comporte comme s'il était constitué d'un seul composant et qui s'évapore sans changer sa composition.

Écarts négatifs

Des écarts négatifs par rapport à la loi de Raoult se produisent lorsque la pression de vapeur du mélange est inférieure à celle attendue après calcul avec la loi.

Ces écarts apparaissent lorsque les forces de cohésion entre les molécules du mélange sont supérieures aux forces moyennes entre les particules des liquides à l'état pur.

Ce type d'écart génère une rétention de chaque composant dans son état liquide par des forces d'attraction supérieures à celles de la substance à l'état pur, de sorte que la pression partielle de vapeur dans le système est réduite.

Les azéotropes négatifs dans les courbes de pression de vapeur représentent un point minimum et démontrent une affinité entre les deux ou plusieurs composants impliqués dans le mélange.

Exemples

La loi de Raoult est couramment utilisée pour calculer la pression d'une solution en fonction de ses forces intermoléculaires, en comparant les valeurs calculées avec des valeurs réelles pour conclure s'il y a un écart et s'il doit être positif ou négatif. Voici deux exemples d'utilisation de la loi de Raoult:

Mélange de base

Le mélange suivant, composé de propane et de butane, représente une approximation de la pression de vapeur, et on peut supposer que les deux composants se retrouvent en proportions égales en son sein (50-50), à une température de 40 ºC:

X _propane = 0,5

Pº _propane = 1352,1 kPa

X _butane = 0,5

Pº _butane = 377,6 kPa

Il est calculé avec la loi de Raoult:

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

Pour ce que:

_Mélange P = 864,8 kPa

Mélange binaire avec soluté non volatil

Parfois, il arrive que le soluté dans le mélange soit non volatil, donc la loi est utilisée pour comprendre le comportement de la pression de vapeur.

Compte tenu d'un mélange d'eau et de sucre dans des proportions de 95% et 5%, respectivement, et dans des conditions de température normales:

X _eau = 0,95

Pº _eau = 2,34 kPa

X _sucre = 0,05

Pº _sucre = 0 kPa

Il est calculé avec la loi de Raoult:

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

Pour ce que:

_Mélange P = 2,22 kPa

Il y a clairement eu une dépression de la pression de vapeur de l'eau en raison des effets des forces intermoléculaires.

Références

1. Anne Marie Helmenstine, P. (nd). Définition de la loi de Raoult. Récupéré de thinkco.com
2. ChemGuide. (sf). Loi de Raoult et solutés non volatils. Récupéré de chemguide.co.uk
3. LibreTexts. (sf). Loi de Raoult et mélanges idéaux de liquides. Récupéré de chem.libretexts.org
4. Neutrium. (sf). Loi de Raoult. Récupéré de neutrium.net
5. Wikipédia. (sf). Loi de Raoult. Récupéré de en.wikipedia.org