Νόμος του Ραούλ

Εκτός από τις ιδιότητες των διαλυμάτων, που εξαρτώνται από την φύση των συστατικών του διαλύματος, όπως είναι ο δείκτης διαθλάσεως, η πυκνότητα, το ιξώδες κ.λ.π., υπάρχουν και ιδιότητες που είναι συνάρτηση του αριθμού των διακριτών ομάδων (μορίων, ιόντων κ.λ.π.) του διαλυμένου σώματος σε ορισμένο όγκο διαλύτη. Οι ιδιότητες αυτές λέγονται προσθετικές. Προσθετική ιδιότητα, εκτός από την ώσμωση, που έχει μεγάλη σημασία για την φυσιολογία, είναι και η ταπείνωση της τάσεως των ατμών διαλύτη, όταν ουσία με αμελητέα τάση ατμών διαλυθεί στο διαλύτη αυτό. Αυτό συμβαίνει επειδή μόρια της διαλυμένης ουσίας έχουν αντικαταστήσει μόρια του διαλύτη στην επιφάνεια του υγρού, με αποτέλεσμα την αριθμητική μείωση εκείνων που μπορούν να εξατμισθούν.

Αποδεικνύεται πειραματικά ότι η τάση ατμών διαλύματος προς την τάση ατμών του καθαρού διαλύτη ισούται με το γραμμομοριακό κλάσμα του διαλύτη στο διάλυμα και με εφαρμογή μιας ιδιότητας των αναλογιών έχουμε: Po-P/Po=n/(N+n) (1)

σχέση που εκφράζει ότι η μείωση της τάσεων των ατμών διαλύτη, με τη διάλυση μιας μη πτητικής ουσίας, προς την τάση των ατμών του καθαρού διαλύτη ισούται προς το γραμμομοριακό κλάσμα του διαλυμένου σώματος στο διάλυμα. Η σχέση, που συνδέει την τάση ατμών διαλύτη και διαλύματος με τα γραμμομόρια διαλύτη και διαλυμένων σωμάτων αποτελεί το Νόμο του Raoult. Αποτέλεσμα της ταπεινώσεως της τάσεως των ατμών διαλύτη, με τη διάλυση ενός μη πτητικού σώματος, είναι η ανύψωση του σημείου ζέσεως του διαλύματος σε σχέση με εκείνου του καθαρού διαλύτη και η ταπείνωση του σημείου πήξεως του διαλύματος, σε σχέση πάντοτε με εκείνο του καθαρού διαλύτη.

Στη σχέση (1) η διαφορά Po-P, είναι η μείωση της τάσεως των ατμών του διαλύτη και γράφεται με ΔP, οπότε η σχέση (1) παίρνει την μορφή: ΔP/Po= n/(N+n)=X2 (2)

,όπου Χ2 το γραμμομοριακό κλάσμα του διαλυμένου σώματος. Γενικώς αν Χ1 το γραμμομοριακό κλάσμα του διαλύτη τότε:

$\mathrm {X} _{1}=1-\mathrm {X} _{2}$ 

και Χ2 τα moles μιας διαλυμένης ουσίας. Ο λόγος ΔP/Po στην σχέση (2), δείχνει τη σχετική μείωση της τάσεως των ατμών του διαλύτη. Ο λόγος αυτός ισούται με το γραμμομοριακό κλάσμα του διαλυμένου σώματος και άρα δεν εξαρτάται από την φύση του, αλλά από τον αριθμό των moles του.

Στα πολύ αραιά διαλύματα μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τη σχέση (2) για τον προσδιορισμό του μοριακού βάρους στερεής ή υγρής ουσίας, που όμως πρέπει να μην είναι πτητική και να μη διίσταται ούτε να πολυμερίζεται κατά τη διάλυσή της. Για τα αραιά διαλύματα μπορούμε να γράψουμε: n/(N+n)=n/N

, οπότε η (2) γίνεται: ΔP/Po=n/N (3)

Με αντικατάσταση των n και N από τα πηλίκα των μαζών προ τα μοριακά τους βάρη, έχω από την (3): ΔP/Po= (m2*MB1)/(MB2*m1) (4)

όπου m1 και m2 οι μάζες του διαλύτη και του διαλυμένου σώματος αντίστοιχα, και ΜΒ1, ΜΒ2 τα μοριακά βάρη διαλύτη και διαλυμένου σώματος πάλι αντίστοιχα. Λύνοντας της (4) ως προς ΜΒ2 έχω: ΜΒ2=(m2*MB1*Po)/(m1*ΔP)

Παραπομπές

• Χημεία για τεχνολόγους, Φώτης Ζ. Νομπέλης, Μακεδονικές Εκδόσεις 2003