Фазовое равновесие раствор-пар растворителя (закон Рауля)

Диаграммы состояния бинарных систем.

Закон Рауля. Диаграммы «давление - состав»,

«температура - состав» для неограниченно смешивающихся жидкостей. Первый закон Коновалова. Фракционная перегонка неограниченно смешивающихся жидкостей. Азеотропные смеси.

Второй закон Коновалова.

Фазовое равновесие раствор-пар растворителя (закон Рауля)

Испарение зависит от температуры и площади поверхности растворителя. В растворах часть поверхности занята молекулами растворенного вещества, что препятствует испарению молекул растворителя. Кроме того, растворенные молекулы способны удерживать вокруг себя молекулы растворителя (процесс сольватации или гидратации) и не дают им испаряться. Все это приводит к тому, что давление пара над раствором оказывается меньше, чем над чистым растворителем (закон Рауля)

                                                                                       (1)

где Р₁⁰ – давление пара над чистым растворителем.

Формулировка закона Рауля: давление пара над раствором какого-либо компонента пропорционально молярной доле этого компонента в растворе.

Закон Рауля можно сформулировать и через молярную долю растворенного вещества: относительное понижение давления пара над раствором по сравнению с чистым растворителем равно молярной доле растворенного вещества.

                                                     Р₀ – давление пара чистого растворителя                                           (2)          Р – давление пара раствора

n – число молей растворенного вещества

N – число молей растворителя

 - молярная доля растворенного вещества

Понижение давления пара растворителя над раствором влияет на температуру кипения и замерзание раствора. При температуре кипения давление пара над жидкостью должно быть равно внешнему давлению, а при температуре замерзания – давлению пара над затвердевшей жидкостью. Снижение давления пара приводит к необходимости нагревать раствор до более высокой температуры, чтобы достигнуть давления, при котором закипает чистая жидкость, и наоборот, охлаждать до более низкой температуры.