Raoults lov

Raoults lov relaterer det partielle trykket til en komponent i dampen over en væskeblanding med konsentrasjonen av denne komponenten i væsken. Den ble funnet av den franske fysiker François-Marie Raoult i 1887. Han løste opp forskjellige stoffer i en væske og fant ved direkte målinger at dens damptrykk ble redusert med en faktor som kun var avhengig av antall oppløste partikler og uavhengig av hva slags partikler det var.

Kalles molfraksjonen av tilsatte partikler for x₁ slik at molfraksjonen til de opprinnelige væskepartiklene er x₀ = 1 - x₁, sier loven at trykket P  til disse opprinnelige partiklene i dampen over væsken er

$P=x_{0}P_{0}$

hvor P₀  er damptrykket til væsken før tilsetningen av de andre partiklene. Denne kolligative effekten er tett forbundet med frysepunktsnedsettelsen og kokepunktsforhøyelsen til væsken hvor det er oppløst andre partikler.

Loven er mest nøyaktig når molfraksjonen x₁   av tilsatte partikler er liten, det vil si når x₀  er nær en. Da kan reduksjonen ΔP = P₀ - P  av damptrykket skrives som

$\Delta P=x_{1}P_{0}$

Inneholder blandingen en liten masse m  av kun en ekstra komponent med molmasse M, er molfraksjonen x₁  proporsjonal med antall mol n₁ = m/M  av denne komponenten. Man kan derfor bruke dette resultatet til å bestemme molmassen M  til partiklene i den tilsatte væskemengden m.

Er væsken en ideell blanding av flyktige væsker, vil dampen også bestå av en blanding av dampene fra de forskjellige komponentene i væsken. Antas det videre at disse kan beskrives som ideelle gasser, kan man ved enkel bruk av det kjemiske potensialet for hver komponent i  vise at de har partialtrykkene

$P_{i}=x_{i}P_{i0}$

hvor nå P_i0  er damptrykket hvis væsken besto av denne komponenten alene. Dette er en generalisert utgave av Raoults lov. Men de fleste reelle blandinger viser betydelige avvik fra den enkle formelen.

Binær blanding

Illustrasjon av Raoults lov for en ideell, binær blanding. De to komponentene betegnes her med bokstavene A go B.

En binær blanding består av kun to komponenter. Antas det at de tilsvarende damptrykkene følger Raoults generaliserte lov for ideelle blandinger, er damptrykket til de to komponentene henholdsvis P₀ = x₀ P₀₀  og P₁ = x₁ P₁₀ . Her er molfraksjonene gitt ved antallet av partikler N = N₀ + N₁ som befinner seg i væsken slik at x₀ = N₀ /N og tilsvarende for x₁. Som vist i figuren, øker partialtrykket P₁  lineært med x₁, mens P₀ avtar lineært med samme variabel da x₀ = 1 - x₁.

Ifølge Daltons lov er totaltrykket P  i dampen over væskeblandingen summen av de to partialtrykkene, det vil si

$P=P_{0}+P_{1}=P_{00}+(P_{10}-P_{00})x_{1}$

Dette fremstiller en rett linje mellom de to rene damptrykkene P₀₀  og P₁₀  som vist i figuren til høyre. Den viser også at partialtrykket P₁  alltid er mindre enn det rene trykket P₁₀  selv om totaltrykket P  for dampen til væskeblandingen er større enn dette rene trykket.

Partialtrykkene for dampen over en ikke-ideell blanding av reelle væsker vil i alminnelighet ikke variere lineært med konsentrasjonen x₁  som vist i figuren for en ideell blanding. Linjene som forbinder de rene trykkene P₀₀  og P₁₀ , vil da være krumme og ligge over eller under de rette linjene i figuren. Men ser man for eksempel på komponent 1, så vil P₁ = x₁ P₁₀  være tilnærmet riktig når x₁  er nær en. Denne komponenten kan da betraktes som oppløsningsmiddelet og har et damptrykk i overensstemmelse med Raoults opprinnelige formulering av loven. Men når x₁  er liten og nær null, gjelder ikke denne formelen for partialtrykket P₁. I stedet finner man en annen lineær sammenheng P₁ = x₁ K₁₀  hvor konstanten K₁₀   er forskjellig fra P₁₀ . Denne nye, lineære sammenhengen kalles for Henrys lov.

Litteratur

• D. ter Haar and H. Wergeland, Elements of Thermodynamics, Addison-Wesley Publishing Co. (1966).
• G.W. Castellan, Physical Chemistry, Addison-Wesley Publishing Company, New York (1971). ISBN 0-20-110386-9.