Кіріспе

Раульт заңы (/r//ɑː//uː//l//z/ заңы) – физикалық химияның термодинамикамен байланысты қатысы. Француз химигі Франсуа Мари Раульт 1887 жылы ұсынған бұл заңға сәйкес, сұйықтықтардың идеалдық қоспасының әрбір компонентінің ішінара қысымы, таза компоненттің (сұйық немесе қатты) бу қысымына тең, және ол компоненттің қоспадағы мольдық үлесіне көбейтіледі. Салдарынан, ұшпайтын заттың сұйылтылған ерітіндісінің бу қысымының салыстырмалы төмендеуі, ерітіндідегі сол заттың мольдық үлесіне тең. Математикалық тұрғыдан, Раульт заңы идеалдық ерітіндідегі бір компонент үшін былай жазылады:

мұндағы – бұл газ тәрізді қоспадағы компоненттің ерітіндіден жоғарыдағы ішінара қысымы, – таза компоненттің тепе-теңдік бу қысымы, ал – сұйық немесе қатты ерітіндідегі компоненттің мольдық үлесі. Егер екі ұшқыш сұйықтық А және В бір-бірімен араласып, ерітінді құраса, бу фазасы ерітіндінің екі компонентінен де тұрады. Ерітіндідегі компоненттер тепе-теңдікке жеткеннен кейін, ерітіндінің жалпы бу қысымын Раульт заңы мен Дальтонның ішінара қысымдар заңын біріктіру арқылы анықтауға болады:

Басқаша айтқанда, ерітіндінің бу қысымы – жеке бу қысымдарының мольдық орташа шамасы:

Егер ұшпайтын зат В (оның бу қысымы нөлге тең, сондықтан ол буланбайды) идеалдық ерітінді жасау үшін еріткіш А-ға ерітілсе, ерітіндінің бу қысымы еріткіштің бу қысымынан төмен болады. Ұшпайтын заттың идеалдық ерітіндісінде бу қысымының төмендеуі, еріген заттың мольдық үлесіне тура пропорционал:

Егер еріген зат ерітіндіде қосылса немесе диссоциацияланса, заңның өрнегіне түзету коэффициенті ретінде ван 'т Гофф коэффициенті енгізіледі.

Идеалдық емес араластыру

Элементарлық қолданбаларда Раульт заңы, егер сұйық фаза дерлік таза болса немесе ұқсас заттардың қоспасы болса, әдетте қолданылады. Раульт заңы, әр түрлі заттардың молекулалары арасындағы өзара әрекеттесуді ескеретін екі факторды қосу арқылы идеалды емес ерітінділерге бейімделуі мүмкін. Бірінші фактор – газдың идеалды еместігін немесе идеалдық газ заңынан ауытқуларды түзету. Ол қашқындық коэффициенті деп аталады. Екінші фактор – белсенділік коэффициенті, сұйық фазадағы әр түрлі молекулалар арасындағы өзара әрекеттесулерді түзету болып табылады.

Шынайы шешімдер

Көптеген сұйық жұптарында тартым күштері біркелкі болмайды, яғни адгезия (әр түрлі молекулалар арасындағы) және когезия (бірдей молекулалар арасындағы) күштері екі сұйықтың арасында тең емес. Сондықтан, олар Рауль заңынан ауытқиды, ол тек идеалды ерітінділерге ғана қатысты.

Теріс ауытқу

Адгезия когезиядан күштірек болғанда, сұйық бөлшектердің азы буға айналады, соның салдарынан бу қысымы төмендейді және графикте теріс ауытқу пайда болады. Мысалы, хлороформ (CHCl3) және ацетон (CH3COCH3) жүйесі Раульт заңынан теріс ауытқуды көрсетеді, бұл екі компонент арасында сутекті байланыс ретінде сипатталатын тартымды өзара әрекеттесу бар екенін көрсетеді. HCl–су жүйесінде бу қысымы қисығында (теріс) азеотроп деп аталатын минимум пайда болады, бұл араластырғанда құрамы өзгермейтін қоспаға сәйкес келеді. Бұл екі компонент араластырылған кезде реакция экзотермиялық болады, себебі пайда болатын иондар (H3O+ және Cl–) мен полярлы су молекулалары арасында ион-дипольдік молекулааралық тартылыс күштері қалыптасады, сондықтан ΔHmix теріс болады.

Оң ауытқу

Адгезия когезиядан әлсіз болғанда, бұл жиі кездеседі, сұйық бөлшектері ерітіндіден оңайрақ шығып кетеді, бұл бу қысымын жоғарылатады және оң қабысуға (ауытқуға) алып келеді. Егер қабысу үлкен болса, бу қысымы қисығы белгілі бір құрамда ең жоғары нүктені көрсетеді және оң азеотроп (төмен қайнайтын қоспа) құрайды. Мұндай құбылыс байқалатын қоспалар: 1) этанол мен су, 2) бензол мен метанол, 3) көміртегі дисульфиді мен ацетон, 4) хлороформ мен этанол, 5) глицин мен су. Бұл компоненттер жұптары араластырылғанда, процесс эндотермиялық болады, себебі нашар молекулааралық өзара әрекеттесулер пайда болады, сондықтан ΔmixH оң мәнге ие.