قانون رائول چیست؟ تعریف، فرمول و کاربردها در شیمی
قانون رائول، یک اصل کلیدی در شیمی است که به ما کمک می‌کند تا فشار بخار محلول‌ها را پیش‌بینی کنیم. این قانون بیان می‌کند که فشار بخار یک محلول، به کسر مولی حل شونده اضافه شده به محلول وابسته است. به بیان ساده‌تر، هر چه مقدار ماده حل شونده در محلول بیشتر باشد، فشار بخار آن محلول تغییر خواهد کرد.
فرمول قانون رائول
قانون رائول را می‌توان با فرمول زیر بیان کرد:
Psolution = ΧsolventP0solvent
در این فرمول:
Psolution: فشار بخار محلولΧsolvent: کسر مولی حلالP0solvent: فشار بخار حلال خالص
اگر بیش از یک ماده حل شونده به محلول اضافه شود، سهم هر حلال در فشار کل جمع زده می‌شود.
مقایسه با قانون گازهای ایده‌آل
قانون رائول شباهت‌هایی با قانون گازهای ایده‌آل دارد، با این تفاوت که قانون رائول به خواص محلول‌ها مربوط می‌شود. قانون گازهای ایده‌آل رفتار ایده‌آل را فرض می‌کند، به این معنی که نیروهای بین مولکولی بین مولکول‌های غیرمشابه برابر با نیروهای بین مولکول‌های مشابه است. در مقابل، قانون رائول فرض می‌کند که خواص فیزیکی اجزای یک محلول شیمیایی یکسان است. به عبارت دیگر، قانون رائول بر این فرض استوار است که حلال و حل‌شونده به خوبی با هم ترکیب می‌شوند و نیروهای بین مولکولی آن‌ها مشابه است. در واقع، این قانون یک ابزار ارزشمند برای پیش‌بینی و درک رفتار محلول‌ها به ویژه در شرایطی است که محلول رفتار ایده‌آل از خود نشان دهد.
انحراف از قانون رائول: چه عواملی باعث می‌شوند پیش‌بینی‌ها دقیق نباشند؟
قانون رائول با وجود کارآمدی، همواره به طور کامل در مورد همه محلول‌ها صادق نیست. زمانی که نیروهای چسبندگی (adhesive) یا پیوستگی (cohesive) بین دو مایع وجود داشته باشد، انحرافاتی از قانون رائول مشاهده خواهد شد. این انحرافات می‌توانند به دو صورت انحراف منفی و انحراف مثبت رخ دهند. درک این انحرافات به ما کمک می‌کند تا رفتار واقعی محلول‌ها را بهتر پیش‌بینی کنیم.
انحراف منفی از قانون رائول: وقتی جاذبه‌ها قوی‌تر می‌شوند
انحراف منفی زمانی رخ می‌دهد که فشار بخار محلول کمتر از مقدار پیش‌بینی شده توسط قانون رائول باشد. این اتفاق معمولاً زمانی می‌افتد که نیروهای بین ذرات مختلف (حلال و حل‌شونده) قوی‌تر از نیروهای بین ذرات مشابه در مایعات خالص باشند. به عنوان مثال، در مخلوط کلروفرم و استون، پیوندهای هیدروژنی بین مولکول‌های کلروفرم و استون تشکیل می‌شوند که باعث افزایش جاذبه بین آن‌ها و کاهش فرارپذیری می‌شود. در نتیجه، فشار بخار محلول کمتر از مقدار پیش‌بینی شده خواهد بود. یک مثال دیگر، محلول اسید کلریدریک (هیدروکلریک اسید) و آب است.
انحراف مثبت از قانون رائول: وقتی دافعه‌ها غلبه می‌کنند
انحراف مثبت زمانی رخ می‌دهد که پیوستگی بین مولکول‌های مشابه بیشتر از چسبندگی بین مولکول‌های غیرمشابه باشد. در این حالت، فشار بخار بیشتر از مقدار پیش‌بینی شده خواهد بود. به عبارت دیگر، هر دو جزء مخلوط تمایل بیشتری به فرار از محلول دارند تا زمانی که به صورت خالص وجود داشته باشند. به عنوان نمونه، مخلوط بنزن و متانول و همچنین مخلوط کلروفرم و اتانول از خود انحراف مثبت نشان می‌دهند. در این موارد، نیروهای بین مولکولی ضعیف‌تر بین اجزاء باعث می‌شود که به راحتی از محلول خارج شوند و فشار بخار افزایش یابد.
- شیمی
- علم
