Przykładowy problem z prawem Raoulta — niestabilna mieszanina

Obliczanie prężności par roztworów lotnych

rclassenlayouts / Getty Images

Ten przykładowy problem pokazuje, jak wykorzystać prawo Raoulta do obliczenia ciśnienia pary dwóch lotnych roztworów zmieszanych razem.

Przykład prawa Raoulta

Jaka jest oczekiwana prężność pary, gdy 58,9 g heksanu (C₆H₁₄) miesza się z 44,0 g benzenu (C₆H₆) w 60,0 °C?
Dany:
Prężność par czystego heksanu w 60 °C wynosi 573 tory.
Prężność par czystego benzenu w 60 °C wynosi 391 torr.

Rozwiązanie

Prawo Raoula może być użyty do wyrażenia zależności prężności par roztworów zawierających zarówno lotne, jak i nielotne rozpuszczalniki.

Prawo Raoulta wyraża się równaniem prężności pary:
P_rozwiązanie= X_{rozpuszczalnik}P⁰_{rozpuszczalnik}
gdzie
P_rozwiązaniejest prężność pary roztworu
X_{rozpuszczalnik}to ułamek molowy rozpuszczalnika
P⁰_{rozpuszczalnik}to ciśnienie pary czystego rozpuszczalnika
Gdy miesza się dwa lub więcej lotnych roztworów, każdy składnik ciśnieniowy zmieszanego roztworu dodaje się razem, aby znaleźć całkowitą prężność pary.
P_Całkowity= P_{rozwiązanie A}+ P_{rozwiązanie B}+ ...
Krok 1 - Określ liczba moli każdego rozwiązania, aby móc obliczyć ułamek molowy składników.
Od układ okresowy pierwiastków , masy atomowe atomów węgla i wodoru w heksanie i benzenie wynoszą:
C = 12 g/mol
H = 1 g/mol

Użyj mas cząsteczkowych, aby znaleźć liczbę moli każdego składnika:
masa molowa

heksanu = 6(12) + 14(1) g/mol
masa molowa heksanu = 72 + 14 g/mol
masa molowa heksanu = 86 g/mol
n_heksan= 58,9 g x 1 mol/86 g
n_heksan= 0,685 mol
masa molowa benzenu = 6(12) + 6(1) g/mol
masa molowa benzenu = 72 + 6 g/mol
masa molowa benzenu = 78 g/mol
n_benzen= 44,0 g x 1 mol/78 g
n_benzen= 0,564 mol
Krok 2 - Znajdź ułamek molowy każdego roztworu. Nie ma znaczenia, którego składnika użyjesz do wykonania obliczeń. W rzeczywistości dobrym sposobem sprawdzenia swojej pracy jest wykonanie obliczeń dla heksanu i benzenu, a następnie upewnienie się, że sumują się do 1.
X_heksan= n_heksan/(n_heksan+ n_benzen)
X_heksan= 0,685/(0,685 + 0,564)
X_heksan= 0,685/1,249
X_heksan= 0,548
Ponieważ są tylko dwa rozwiązania obecny, a całkowity ułamek molowy jest równy jeden:
X_benzen= 1 - X_heksan
X_benzen= 1 - 0,548
X_benzen= 0,452
Krok 3 - Znajdź całkowitą prężność pary, wstawiając wartości do równania:
P_Całkowity= X_heksanP⁰_heksan+ X_benzenP⁰_benzen
P_Całkowity= 0,548 x 573 torr + 0,452 x 391 torr
P_Całkowity= 314 + 177 torr
P_Całkowity= 491 torr

Odpowiadać:

Prężność par tego roztworu heksanu i benzenu w temperaturze 60 °C wynosi 491 torów.