Калькулятор парціального тиску за законом Рауля

Вступ

Калькулятор закону Рауля — це важливий інструмент для хіміків, хімічних інженерів та студентів, які працюють із розчинами та парціальним тиском. Цей калькулятор застосовує закон Рауля, основний принцип фізичної хімії, який описує взаємозв'язок між парціальним тиском розчину та мольною часткою його компонентів. Згідно з законом Рауля, парціальний паровий тиск кожного компонента в ідеальному розчині дорівнює парціальному тиску чистого компонента, помноженому на його мольну частку в розчині. Цей принцип є важливим для розуміння поведінки розчинів, процесів дистиляції та багатьох інших застосувань у хімії та хімічній інженерії.

Парціальний тиск — це тиск, що чиниться паром у термодинамічній рівновазі з його конденсованими фазами при заданій температурі. Коли розчинник містить не леткий розчинник, парціальний тиск розчину зменшується в порівнянні з чистим розчинником. Закон Рауля надає просту математичну залежність для розрахунку цього зниження парціального тиску, що робить його незамінним концептом у хімії розчинів.

Наш калькулятор парціального тиску за законом Рауля дозволяє швидко та точно визначити парціальний тиск розчину, просто ввівши мольну частку розчинника та парціальний тиск чистого розчинника. Незалежно від того, чи ви студент, який вивчає колегіативні властивості, дослідник, що працює з розчинами, чи інженер, який проектує процеси дистиляції, цей калькулятор надає простий спосіб застосувати закон Рауля до ваших конкретних потреб.

Формула та розрахунок закону Рауля

Закон Рауля виражається наступним рівнянням:

$P_{solution} = X_{solvent} \times P^{\circ}_{solvent}$

Де:

• $P_{solution}$ — парціальний тиск розчину (зазвичай вимірюється в кПа, мм рт. ст. або атм)
• $X_{solvent}$ — мольна частка розчинника в розчині (безрозмірна, в межах від 0 до 1)
• $P^{\circ}_{solvent}$ — парціальний тиск чистого розчинника при тій же температурі (в тих же одиницях тиску)

Мольна частка ($X_{solvent}$) розраховується як:

$X_{solvent} = \frac{n_{solvent}}{n_{solvent} + n_{solute}}$

Де:

• $n_{solvent}$ — кількість моль розчинника
• $n_{solute}$ — кількість моль розчинника

Розуміння змінних

1. Мольна частка розчинника ($X_{solvent}$):

   • Це безрозмірна величина, яка представляє пропорцію молекул розчинника в розчині.
   • Вона варіюється від 0 (чистий розчинник) до 1 (чистий розчинник).
   • Сума всіх мольних часток у розчині дорівнює 1.

2. Парціальний тиск чистого розчинника ($P^{\circ}_{solvent}$):

   • Це парціальний тиск чистого розчинника при певній температурі.
   • Це внутрішня властивість розчинника, яка сильно залежить від температури.
   • Загальні одиниці включають кілопаскалі (кПа), міліметри ртутного стовпа (мм рт. ст.), атмосфери (атм) або торр.

3. Парціальний тиск розчину ($P_{solution}$):

   • Це результуючий парціальний тиск розчину.
   • Він завжди менший або дорівнює парціальному тиску чистого розчинника.
   • Він виражається в тих же одиницях, що й парціальний тиск чистого розчинника.

Крайні випадки та обмеження

Закон Рауля має кілька важливих крайніх випадків та обмежень, які слід враховувати:

1. Коли $X_{solvent} = 1$ (Чистий розчинник):

   • Парціальний тиск розчину дорівнює парціальному тиску чистого розчинника: $P_{solution} = P^{\circ}_{solvent}$
   • Це представляє верхню межу парціального тиску розчину.

2. Коли $X_{solvent} = 0$ (Без розчинника):

   • Парціальний тиск розчину стає нульовим: $P_{solution} = 0$
   • Це теоретичне обмеження, оскільки розчин повинен містити деякий розчинник.

3. Ідеальні та неідеальні розчини:

   • Закон Рауля строго застосовується до ідеальних розчинів.
   • Реальні розчини часто відхиляються від закону Рауля через молекулярні взаємодії.
   • Позитивні відхилення відбуваються, коли парціальний тиск розчину вищий, ніж передбачено (вказуючи на слабкі взаємодії розчинника та розчинника).
   • Негативні відхилення відбуваються, коли парціальний тиск розчину нижчий, ніж передбачено (вказуючи на сильніші взаємодії розчинника та розчинника).

4. Температурна залежність:

   • Парціальний тиск чистого розчинника значно варіюється з температурою.
   • Розрахунки за законом Рауля є дійсними при певній температурі.
   • Рівняння Клаузіуса-Клапейрона можна використовувати для корекції парціальних тисків для різних температур.

5. Припущення про не леткий розчинник:

   • Основна форма закону Рауля припускає, що розчинник не леткий.
   • Для розчинів з кількома леткими компонентами потрібно використовувати модифіковану форму закону Рауля.

Як користуватися калькулятором закону Рауля

Наш калькулятор парціального тиску за законом Рауля розроблений так, щоб бути інтуїтивно зрозумілим і простим у використанні. Дотримуйтесь цих простих кроків, щоб розрахувати парціальний тиск вашого розчину:

1. Введіть мольну частку розчинника:

   • Введіть значення між 0 і 1 у полі "Мольна частка розчинника (X)".
   • Це представляє пропорцію молекул розчинника у вашому розчині.
   • Наприклад, значення 0.8 означає, що 80% молекул у розчині є молекулами розчинника.

2. Введіть парціальний тиск чистого розчинника:

   • Введіть парціальний тиск чистого розчинника у полі "Парціальний тиск чистого розчинника (P°)".
   • Переконайтеся, що ви звертаєте увагу на одиниці (калькулятор за замовчуванням використовує кПа).
   • Це значення залежить від температури, тому переконайтеся, що ви використовуєте парціальний тиск при бажаній температурі.

3. Перегляньте результат:

   • Калькулятор автоматично розрахує парціальний тиск розчину за допомогою закону Рауля.
   • Результат відображається у полі "Парціальний тиск розчину (P)" в тих же одиницях, що й ваш ввід.
   • Ви можете скопіювати цей результат у буфер обміну, натиснувши значок копіювання.

4. Візуалізуйте взаємозв'язок:

   • Калькулятор включає графік, що показує лінійний взаємозв'язок між мольною часткою та парціальним тиском.
   • Ваш конкретний розрахунок підсвічується на графіку для кращого розуміння.
   • Ця візуалізація допомагає проілюструвати, як парціальний тиск змінюється з різними мольними частками.

Перевірка вводу

Калькулятор виконує такі перевірки на валідність ваших вводу:

• Перевірка мольної частки:

  • Має бути дійсним числом.
  • Має бути в межах від 0 до 1 (включно).
  • Значення за межами цього діапазону викликають повідомлення про помилку.

• Перевірка парціального тиску:

  • Має бути дійсним позитивним числом.
  • Від’ємні значення викликають повідомлення про помилку.
  • Нуль допустимо, але може не мати фізичного сенсу в більшості контекстів.

Якщо виникають будь-які помилки перевірки, калькулятор відобразить відповідні повідомлення про помилку і не продовжить розрахунок, поки не будуть надані дійсні ввід.

Практичні приклади

Давайте пройдемося через кілька практичних прикладів, щоб продемонструвати, як користуватися калькулятором закону Рауля:

Приклад 1: Водний розчин цукру

Припустимо, у вас є розчин цукру (сахарози) у воді при 25°C. Мольна частка води становить 0.9, а парціальний тиск чистої води при 25°C становить 3.17 кПа.

Вводи:

• Мольна частка розчинника (води): 0.9
• Парціальний тиск чистого розчинника: 3.17 кПа

Розрахунок: $P_{solution} = X_{solvent} \times P^{\circ}_{solvent} = 0.9 \times 3.17 \text{ кПа} = 2.853 \text{ кПа}$

Результат: Парціальний тиск розчину цукру становить 2.853 кПа.

Приклад 2: Суміш етанолу та води

Розглянемо суміш етанолу та води, де мольна частка етанолу становить 0.6. Парціальний тиск чистого етанолу при 20°C становить 5.95 кПа.

Вводи:

• Мольна частка розчинника (етанолу): 0.6
• Парціальний тиск чистого розчинника: 5.95 кПа

Розрахунок: $P_{solution} = X_{solvent} \times P^{\circ}_{solvent} = 0.6 \times 5.95 \text{ кПа} = 3.57 \text{ кПа}$

Результат: Парціальний тиск етанолу в суміші становить 3.57 кПа.

Приклад 3: Дуже розбавлений розчин

Для дуже розбавленого розчину, де мольна частка розчинника становить 0.99, а парціальний тиск чистого розчинника становить 100 кПа:

Вводи:

• Мольна частка розчинника: 0.99
• Парціальний тиск чистого розчинника: 100 кПа

Розрахунок: $P_{solution} = X_{solvent} \times P^{\circ}_{solvent} = 0.99 \times 100 \text{ кПа} = 99 \text{ кПа}$

Результат: Парціальний тиск розчину становить 99 кПа, що дуже близько до парціального тиску чистого розчинника, як і очікувалося для розбавленого розчину.

Сфери застосування закону Рауля

Закон Рауля має численні застосування в різних галузях хімії, хімічної інженерії та суміжних дисциплінах:

1. Процеси дистиляції

Дистиляція є одним з найпоширеніших застосувань закону Рауля. Розуміючи, як парціальний тиск змінюється з композицією, інженери можуть проектувати ефективні дистиляційні колони для:

• Переробки нафти для розділення сирої нафти на різні фракції
• Виробництва алкогольних напоїв
• Очищення хімікатів і розчинників
• Опріснення морської води

2. Фармацевтичні формуляції

У фармацевтичних науках закон Рауля допомагає у:

• Прогнозуванні розчинності лікарських засобів у різних розчинниках
• Розумінні стабільності рідких формуляцій
• Розробці механізмів контрольованого вивільнення
• Оптимізації процесів екстракції активних інгредієнтів

3. Екологічна наука

Екологічні вчені використовують закон Рауля для:

• Моделювання випаровування забруднювачів з водних об'єктів
• Прогнозування поведінки та транспорту летких органічних сполук (ЛОС)
• Розуміння розподілу хімічних речовин між повітрям і водою
• Розробки стратегій очищення забруднених ділянок

4. Хімічне виробництво

У хімічному виробництві закон Рауля є важливим для:

• Проектування реакційних систем, що містять рідкі суміші
• Оптимізації процесів відновлення розчинників
• Прогнозування чистоти продукту в операціях кристалізації
• Розробки процесів екстракції та вивільнення

5. Академічні дослідження

Дослідники використовують закон Рауля у:

• Вивченні термодинамічних властивостей розчинів
• Дослідженні молекулярних взаємодій у рідких сумішах
• Розробці нових методів розділення
• Викладанні основних концепцій фізичної хімії

Альтернативи закону Рауля

Хоча закон Рауля є основним принципом для ідеальних розчинів, існує кілька альтернатив і модифікацій для неідеальних систем:

1. Закон Генрі

Для дуже розбавлених розчинів закон Генрі часто є більш застосовним:

$P_i = k_H \times X_i$

Де:

• $P_i$ — парціальний тиск розчинника
• $k_H$ — константа Генрі (специфічна для пари розчинник-розчинник)
• $X_i$ — мольна частка розчинника

Закон Генрі особливо корисний для газів, розчинених у рідинах, і для дуже розбавлених розчинів, де взаємодії розчинника та розчинника є незначними.

2. Моделі коефіцієнтів активності

Для неідеальних розчинів вводяться коефіцієнти активності ($\gamma$), щоб врахувати відхилення:

$P_i = \gamma_i \times X_i \times P^{\circ}_i$

Загальні моделі коефіцієнтів активності включають:

• Рівняння Маргулеса (для бінарних сумішей)
• Рівняння Ван Лара
• Рівняння Вілсона
• Модель NRTL (не випадкові дволіквідні моделі)
• Модель UNIQUAC (універсальна квазі-хімічна модель)

3. Моделі рівнянь стану

Для складних сумішей, особливо при високих тисках, використовуються моделі рівнянь стану:

• Рівняння Пенга-Робінсона
• Рівняння Соаве-Редліха-Квонга
• Моделі SAFT (статистична асоційована теорія рідин)

Ці моделі надають більш комплексний опис поведінки рідин, але вимагають більше параметрів і обчислювальних ресурсів.

Історія закону Рауля

Закон Рауля названий на честь французького хіміка Франсуа-Марі Рауля (1830-1901), який вперше опублікував свої результати щодо зниження парціального тиску в 1887 році. Рауль був професором хімії в університеті Гренобля, де проводив численні дослідження фізичних властивостей розчинів.

Внесок Франсуа-Марі Рауля

Експериментальна робота Рауля полягала в вимірюванні парціального тиску розчинів, що містять не леткі розчинники. Завдяки ретельним експериментам він спостерігав, що відносне зниження парціального тиску пропорційне мольній частці розчинника. Це спостереження призвело до формулювання того, що ми тепер знаємо як закон Рауля.

Його дослідження були опубліковані в кількох статтях, найбільш значущою з яких є "Loi générale des tensions de vapeur des dissolvants" (Загальний закон парових тисків розчинників) у Comptes Rendus de l'Académie des Sciences у 1887 році.

Еволюція та значення

Закон Рауля став одним із основоположних принципів вивчення колегіативних властивостей — властивостей, які залежать від концентрації частинок, а не від їх ідентичності. Разом з іншими колегіативними властивостями, такими як підвищення температури кипіння, зниження температури замерзання та осмотичний тиск, закон Рауля допоміг встановити молекулярну природу матерії в часи, коли атомна теорія ще розвивалася.

Закон набув подальшого значення з розвитком термодинаміки в кінці 19-го та на початку 20-го століть. Дж. Віллард Гіббс та інші включили закон Рауля в більш комплексну термодинамічну структуру, встановивши його зв'язок з хімічним потенціалом та частковими молярними величинами.

У 20-му столітті, коли розуміння молекулярних взаємодій покращилося, вчені почали усвідомлювати обмеження закону Рауля для неідеальних розчинів. Це призвело до розвитку більш складних моделей, які враховують відхилення від ідеальності, розширюючи наше розуміння поведінки розчинів.

Сьогодні закон Рауля залишається основою освіти з фізичної хімії та практичним інструментом у багатьох промислових застосуваннях. Його простота робить його відмінною відправною точкою для розуміння поведінки розчинів, навіть коли для неідеальних систем використовуються більш складні моделі.

Приклади коду для розрахунків за законом Рауля

Ось приклади того, як реалізувати розрахунки за законом Рауля на різних мовах програмування:

1' Формула Excel для розрахунку закону Рауля
2' У клітинці A1: Мольна частка розчинника
3' У клітинці A2: Парціальний тиск чистого розчинника (кПа)
4' У клітинці A3: =A1*A2 (Парціальний тиск розчину)
5
6' Функція VBA Excel
7Function RaoultsLaw(moleFraction As Double, pureVaporPressure As Double) As Double
8    ' Перевірка вводу
9    If moleFraction < 0 Or moleFraction > 1 Then
10        RaoultsLaw = CVErr(xlErrValue)
11        Exit Function
12    End If
13    
14    If pureVaporPressure < 0 Then
15        RaoultsLaw = CVErr(xlErrValue)
16        Exit Function
17    End If
18    
19    ' Розрахунок парціального тиску розчину
20    RaoultsLaw = moleFraction * pureVaporPressure
21End Function
22

1def calculate_vapor_pressure(mole_fraction, pure_vapor_pressure):
2    """
3    Розрахунок парціального тиску розчину за законом Рауля.
4    
5    Параметри:
6    mole_fraction (float): Мольна частка розчинника (між 0 та 1)
7    pure_vapor_pressure (float): Парціальний тиск чистого розчинника (кПа)
8    
9    Повертає:
10    float: Парціальний тиск розчину (кПа)
11    """
12    # Перевірка вводу
13    if not 0 <= mole_fraction <= 1:
14        raise ValueError("Мольна частка має бути між 0 та 1")
15    
16    if pure_vapor_pressure < 0:
17        raise ValueError("Парціальний тиск не може бути від'ємним")
18    
19    # Розрахунок парціального тиску розчину
20    solution_vapor_pressure = mole_fraction * pure_vapor_pressure
21    
22    return solution_vapor_pressure
23
24# Приклад використання
25try:
26    mole_fraction = 0.75
27    pure_vapor_pressure = 3.17  # кПа (вода при 25°C)
28    
29    solution_pressure = calculate_vapor_pressure(mole_fraction, pure_vapor_pressure)
30    print(f"Парціальний тиск розчину: {solution_pressure:.4f} кПа")
31except ValueError as e:
32    print(f"Помилка: {e}")
33

1/**
2 * Розрахунок парціального тиску розчину за законом Рауля.
3 * 
4 * @param {number} moleFraction - Мольна частка розчинника (між 0 та 1)
5 * @param {number} pureVaporPressure - Парціальний тиск чистого розчинника (кПа)
6 * @returns {number} - Парціальний тиск розчину (кПа)
7 * @throws {Error} - Якщо ввід недійсний
8 */
9function calculateVaporPressure(moleFraction, pureVaporPressure) {
10    // Перевірка вводу
11    if (isNaN(moleFraction) || moleFraction < 0 || moleFraction > 1) {
12        throw new Error("Мольна частка має бути числом між 0 та 1");
13    }
14    
15    if (isNaN(pureVaporPressure) || pureVaporPressure < 0) {
16        throw new Error("Парціальний тиск чистого розчинника має бути позитивним числом");
17    }
18    
19    // Розрахунок парціального тиску розчину
20    const solutionVaporPressure = moleFraction * pureVaporPressure;
21    
22    return solutionVaporPressure;
23}
24
25// Приклад використання
26try {
27    const moleFraction = 0.85;
28    const pureVaporPressure = 5.95; // кПа (етанол при 20°C)
29    
30    const result = calculateVaporPressure(moleFraction, pureVaporPressure);
31    console.log(`Парціальний тиск розчину: ${result.toFixed(4)} кПа`);
32} catch (error) {
33    console.error(`Помилка: ${error.message}`);
34}
35

1public class RaoultsLawCalculator {
2    /**
3     * Розрахунок парціального тиску розчину за законом Рауля.
4     * 
5     * @param moleFraction Мольна частка розчинника (між 0 та 1)
6     * @param pureVaporPressure Парціальний тиск чистого розчинника (кПа)
7     * @return Парціальний тиск розчину (кПа)
8     * @throws IllegalArgumentException Якщо ввід недійсний
9     */
10    public static double calculateVaporPressure(double moleFraction, double pureVaporPressure) {
11        // Перевірка вводу
12        if (moleFraction < 0 || moleFraction > 1) {
13            throw new IllegalArgumentException("Мольна частка має бути між 0 та 1");
14        }
15        
16        if (pureVaporPressure < 0) {
17            throw new IllegalArgumentException("Парціальний тиск не може бути від'ємним");
18        }
19        
20        // Розрахунок парціального тиску розчину
21        return moleFraction * pureVaporPressure;
22    }
23    
24    public static void main(String[] args) {
25        try {
26            double moleFraction = 0.65;
27            double pureVaporPressure = 7.38; // кПа (вода при 40°C)
28            
29            double solutionPressure = calculateVaporPressure(moleFraction, pureVaporPressure);
30            System.out.printf("Парціальний тиск розчину: %.4f кПа%n", solutionPressure);
31        } catch (IllegalArgumentException e) {
32            System.err.println("Помилка: " + e.getMessage());
33        }
34    }
35}
36

1#' Розрахунок парціального тиску розчину за законом Рауля
2#'
3#' @param mole_fraction Мольна частка розчинника (між 0 та 1)
4#' @param pure_vapor_pressure Парціальний тиск чистого розчинника (кПа)
5#' @return Парціальний тиск розчину (кПа)
6#' @examples
7#' calculate_vapor_pressure(0.8, 3.17)
8calculate_vapor_pressure <- function(mole_fraction, pure_vapor_pressure) {
9  # Перевірка вводу
10  if (!is.numeric(mole_fraction) || mole_fraction < 0 || mole_fraction > 1) {
11    stop("Мольна частка має бути числом між 0 та 1")
12  }
13  
14  if (!is.numeric(pure_vapor_pressure) || pure_vapor_pressure < 0) {
15    stop("Парціальний тиск чистого розчинника має бути позитивним числом")
16  }
17  
18  # Розрахунок парціального тиску розчину
19  solution_vapor_pressure <- mole_fraction * pure_vapor_pressure
20  
21  return(solution_vapor_pressure)
22}
23
24# Приклад використання
25tryCatch({
26  mole_fraction <- 0.9
27  pure_vapor_pressure <- 2.34  # кПа (вода при 20°C)
28  
29  result <- calculate_vapor_pressure(mole_fraction, pure_vapor_pressure)
30  cat(sprintf("Парціальний тиск розчину: %.4f кПа\n", result))
31}, error = function(e) {
32  cat("Помилка:", e$message, "\n")
33})
34

1function solution_vapor_pressure = raoultsLaw(mole_fraction, pure_vapor_pressure)
2    % RAOULTS_LAW Розрахунок парціального тиску розчину за законом Рауля
3    %
4    % Вхідні дані:
5    %   mole_fraction - Мольна частка розчинника (між 0 та 1)
6    %   pure_vapor_pressure - Парціальний тиск чистого розчинника (кПа)
7    %
8    % Вихідні дані:
9    %   solution_vapor_pressure - Парціальний тиск розчину (кПа)
10    
11    % Перевірка вводу
12    if ~isnumeric(mole_fraction) || mole_fraction < 0 || mole_fraction > 1
13        error('Мольна частка має бути між 0 та 1');
14    end
15    
16    if ~isnumeric(pure_vapor_pressure) || pure_vapor_pressure < 0
17        error('Парціальний тиск не може бути від'ємним');
18    end
19    
20    % Розрахунок парціального тиску розчину
21    solution_vapor_pressure = mole_fraction * pure_vapor_pressure;
22end
23
24% Приклад використання
25try
26    mole_fraction = 0.7;
27    pure_vapor_pressure = 4.58;  % кПа (вода при 30°C)
28    
29    result = raoultsLaw(mole_fraction, pure_vapor_pressure);
30    fprintf('Парціальний тиск розчину: %.4f кПа\n', result);
31catch ME
32    fprintf('Помилка: %s\n', ME.message);
33end
34

Часто задавані питання (FAQ)

Що таке закон Рауля?

Закон Рауля стверджує, що парціальний тиск розчину дорівнює парціальному тиску чистого розчинника, помноженому на мольну частку розчинника в розчині. Він математично виражається як P = X × P°, де P — парціальний тиск розчину, X — мольна частка розчинника, а P° — парціальний тиск чистого розчинника.

Коли застосовується закон Рауля?

Закон Рауля застосовується найточніше до ідеальних розчинів, де молекулярні взаємодії між молекулами розчинника та розчинника подібні до тих, що між молекулами розчинника. Він найкраще працює для розчинів з хімічно подібними компонентами, низькими концентраціями та при помірних температурах і тисках.

Які обмеження закону Рауля?

Основні обмеження включають: (1) Він строго застосовується до ідеальних розчинів, (2) Реальні розчини часто демонструють відхилення через молекулярні взаємодії, (3) Він припускає, що розчинник не леткий, (4) Він не враховує температурні ефекти на молекулярні взаємодії, і (5) Він не працює при високих тисках або поблизу критичних точок.

Що таке позитивне відхилення від закону Рауля?

Позитивне відхилення відбувається, коли парціальний тиск розчину вищий, ніж передбачено законом Рауля. Це відбувається, коли взаємодії між розчинником і розчинником слабші, ніж взаємодії між молекулами розчинника. Прикладами є суміші етанолу та води та суміші бензену та метанолу.

Що таке негативне відхилення від закону Рауля?

Негативне відхилення відбувається, коли парціальний тиск розчину нижчий, ніж передбачено законом Рауля. Це відбувається, коли взаємодії між розчинником і розчинником сильніші, ніж взаємодії між молекулами розчинника. Прикладами є суміші хлороформу та ацетону та розчини хлоридної кислоти у воді.

Як температура впливає на розрахунки за законом Рауля?

Температура безпосередньо впливає на парціальний тиск чистого розчинника (P°), але не на саму залежність, описану законом Рауля. Коли температура підвищується, парціальний тиск чистого розчинника зростає експоненційно відповідно до рівняння Клаузіуса-Клапейрона, що, в свою чергу, підвищує парціальний тиск розчину пропорційно.

Чи можна використовувати закон Рауля для сумішей з кількома леткими компонентами?

Так, але в модифікованій формі. Для розчинів, де кілька компонентів є леткими, кожен компонент вносить свій внесок у загальний парціальний тиск відповідно до закону Рауля. Загальний парціальний тиск — це сума цих парціальних тисків: P_total = Σ(X_i × P°_i), де i представляє кожен леткий компонент.

Як закон Рауля пов'язаний з підвищенням температури кипіння?

Закон Рауля пояснює підвищення температури кипіння, колегіативну властивість. Коли до розчинника додається не леткий розчинник, парціальний тиск знижується відповідно до закону Рауля. Оскільки кипіння відбувається, коли парціальний тиск дорівнює атмосферному тиску, для досягнення цієї точки потрібна вища температура, що призводить до підвищення температури кипіння.

Як я можу конвертувати між різними одиницями тиску в розрахунках за законом Рауля?

Загальні перетворення одиниць тиску включають:

• 1 атм = 101.325 кПа = 760 мм рт. ст. = 760 торр
• 1 кПа = 0.00987 атм = 7.5006 мм рт. ст.
• 1 мм рт. ст. = 1 торр = 0.00132 атм = 0.13332 кПа Переконайтеся, що як парціальний тиск чистого розчинника, так і парціальний тиск розчину виражені в тих же одиницях.

Як закон Рауля використовується в процесах дистиляції?

У дистиляції закон Рауля допомагає прогнозувати склад пари над рідкою сумішшю. Компоненти з вищими парціальними тисками матимуть вищі концентрації в паровій фазі, ніж у рідкій фазі. Ця різниця в складі пари та рідини дозволяє здійснювати розділення через кілька циклів випаровування-конденсації в дистиляційній колоні.

Посилання

1. Аткінс, П. В., & де Паула, Дж. (2014). Фізична хімія Аткінса (10-е вид.). Оксфордський університет.

2. Левін, І. Н. (2009). Фізична хімія (6-е вид.). McGraw-Hill Education.

3. Сміт, Дж. М., Ван Несс, Х. С., & Абботт, М. М. (2017). Вступ до термодинаміки хімічної інженерії (8-е вид.). McGraw-Hill Education.

4. Празнітц, Дж. М., Ліхтенхалер, Р. Н., & де Азеведо, Е. Г. (1998). Молекулярна термодинаміка рівноваги рідкої фази (3-е вид.). Prentice Hall.

5. Рауль, Ф. М. (1887). "Loi générale des tensions de vapeur des dissolvants" [Загальний закон парових тисків розчинників]. Comptes Rendus de l'Académie des Sciences, 104, 1430–1433.

6. Сандлер, С. І. (2017). Хімічна, біохімічна та інженерна термодинаміка (5-е вид.). John Wiley & Sons.

7. "Закон Рауля." Вікіпедія, Фонд Вікімедіа, https://en.wikipedia.org/wiki/Raoult%27s_law. Доступно 25 липня 2025 року.

8. "Парціальний тиск." Chemistry LibreTexts, https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Physical_and_Theoretical_Chemistry_Textbook_Maps/Supplemental_Modules_(Physical_and_Theoretical_Chemistry)/Physical_Properties_of_Matter/States_of_Matter/Phase_Transitions/Vapor_Pressure. Доступно 25 липня 2025 року.

9. "Колегіативні властивості." Khan Academy, https://www.khanacademy.org/science/chemistry/states-of-matter-and-intermolecular-forces/mixtures-and-solutions/v/colligative-properties. Доступно 25 липня 2025 року.

Спробуйте наш калькулятор парціального тиску за законом Рауля сьогодні, щоб швидко та точно визначити парціальний тиск ваших розчинів. Незалежно від того, чи ви готуєтеся до іспиту, проводите дослідження чи вирішуєте промислові проблеми, цей інструмент заощадить ваш час і забезпечить точні розрахунки.