Закон Рауля. Идеальные растворы

Свойства растворов являются сложной функцией состава, температуры, давления и в значительной мере определяются характером межмолекулярных взаимодействий, главным образом, соотношением энергий взаимодействия между одно- и разнородными частицами . Предсказать свойства растворов, зная их состав и свойства компонентов, удается лишь для простейших случаев - идеальных растворов. Они получаются из веществ с одинаковыми размерами молекул и энергиями межчастичных взаимодействий:

.

При этом смешение не сопровождается тепловым эффектом, DН^смеш = 0, изменением объема при смешении .

При анализе результатов измерений давления насыщенного пара растворов нелетучих веществ Ф. Рауль обнаружил, что:

«Парциальное давление насыщенного пара растворителя над раствором пропорционально его молярной доле в растворе»:

,

где К - коэффициент пропорциональности, равный - давлению пара чистого растворителя.

. (1.1)

Эта закономерность получила название закона Рауля.

Примечание: в термодинамике принято цифрой 1 обозначать растворитель; цифрой 2 – растворенное вещество.

Растворы, в которых оба компонента летучи и каждый из них подчиняется закону Рауля, являются идеальными.

Линейная зависимость парциального давления от состава приводит к линейной зависимости и общего давления от состава (рисунок 1.2). Так, для системы А - В:

; . (1.2)

Поскольку Х_А + Х_в = 1,

.

Рисунок 1.2 - Зависимость парциальных и общего давления паров от состава идеального раствора

Часто закон Рауля используется в виде уравнения:

= Х₂, (1.3)

что отвечает формулировке:

«Относительное понижение давления пара растворителя над раствором равно молярной доле растворенного вещества».