Raoult の法則は、溶媒の蒸気圧と溶媒のモル分率に基づいて、非揮発性溶質を含む理想的な溶液の蒸気圧を決定するために使用されます。以下では、Raoult の法則の方程式について説明し、法則がどのように機能するかを説明し、いくつかの問題例を共有します。
ラウールの法則の方程式
不揮発性溶質のラウルの法則の方程式は次のとおりです。
- Pソルン は溶液の蒸気圧です。
- P解く 溶液が測定されるのと同じ温度での溶媒の蒸気圧です。
- X解決 溶液中の溶媒のモル分率です。
ラウールの法則の説明
Raoult の法則は、溶液の蒸気圧を決定するために、不揮発性溶質を含む溶液で使用されます。溶液の蒸気圧は、純粋な溶媒の蒸気圧と溶液中の溶媒のモル分率に依存します。
溶液中の溶質の量が増えると、溶液の蒸気圧が低下します。蒸気圧の絶対値は、溶媒の元の蒸気圧に依存します。
この式は、理想的な溶液と非揮発性溶質に最適です。不揮発性溶質は蒸発する傾向がありません。たとえば、海水中の塩。水が蒸発すると、塩が残ります。
モル分率を決定する方法の復習については、この記事を参照してください。簡単に言うと、溶媒のモル分率は、溶媒のモル数を溶液中の総モル数で割ったものです。
ラウールの法則の限界
Raoult の法則は、すべての状況で完全に機能するわけではありません。以下は、法律の 2 つの主な制限です。
理想的なソリューション – 解は、ラウルトの法則が適用される理想的な解でなければなりません。理想的なソリューションは、あまり濃縮されていないか、非常に希釈されていません。理想的な溶液の溶媒分子間に存在するように、溶質と溶媒間にも同様の分子間力が存在するはずです。
溶質のモル数 – 溶質が溶液中で解離するかどうかを考慮する必要があります。例えば、NaCl（塩）を水に加えると、NaとClに解離します。これらは、追加された NaCl のモル数の 2 倍のモル数の溶質として機能します。これを考慮する必要があります。
この効果が発生する理由
溶質濃度の増加に伴う蒸気圧の低下は、表面の分子によるものです。純粋な溶媒の場合、表面の分子はすべて溶媒分子です。これらの表面分子は、気相に解離する分子でもあります。溶質濃度が増加するにつれて、気相に逃げる表面上の溶媒分子が少なくなります。これらの表面スポットのいくつかは、溶質分子によって占められています。これにより、全体的な蒸気圧が低下します。
確率の例 レム
問題例:
25℃のエタノール溶液を考えてみましょう。 25 グラムのスクロース (342.3 g/mol) を 200 グラムのエタノール (46.07 g/mol) に加えます。エタノールの元の蒸気圧は 44 torr でした。 25℃でのエタノールとスクロース溶液の新しい蒸気圧は?
実際のソリューション例:
この例では、溶媒はエタノールで、溶質はスクロースです。 Raoult の式に基づいて、新しい蒸気圧を決定するには、溶媒の元の蒸気圧と溶媒の新しいモル分率を知る必要があります。
この質問は元の蒸気圧 Psolv を教えてくれます 、44トールです。他に必要な変数は、溶媒のモル分率 Xsolv だけです。 .
溶媒のモル分率を求めるには、まずスクロースのグラム数とエタノールのグラム数をモルに変換する必要があります。
次に、溶媒のモル分率を解くことができます:
これで、必要な変数がすべて揃ったので、それらを Raoult の法則の方程式に組み込むことができます。
最終的な答えは、43.27 Torr の蒸気圧であることがわかります。溶液中の溶質により、圧力は 0.73 Torr 低下します。
ラウルの法則を観察するための実験的方法
Raoult の法則を実際に観察するためにできる実験がいくつかあります!
まず、純粋な溶媒のビーカーと同じ溶媒で作られた溶液のビーカーの蒸発速度を比較できます。両方のビーカーの溶液全体の量が同じであることを確認してください。 1日ほど放置すると、両者のボリュームに顕著な差が出てきます。純粋な溶媒は蒸気圧が高いため、より速く蒸発します。
Raoult の法則を観察する 2 つ目の方法は、圧力計を使用することです。マノメーターは、水銀が入ったU字管に接続された密閉容器です。チューブのもう一方の端は大気に開放されています。マノメーターを使用して、純粋な溶媒と溶液の両方の蒸気圧を測定できました。
