راولٹ کا قانون بخارات کا دباؤ کیلکولیٹر

ہمارے راولٹ کے قانون کے کیلکولیٹر کا استعمال کرتے ہوئے فوری طور پر حل کے بخارات کے دباؤ کا حساب لگائیں۔ درست نتائج کے لیے مول تناسب اور خالص سالوینٹ کے بخارات کے دباؤ درج کریں جو کیمسٹری، ڈسٹلیشن، اور حل کے تجزیے کے لیے ہیں۔

راولٹ کا قانون کیا ہے؟

راولٹ کا قانون طبیعی کیمسٹری کا ایک بنیادی اصول ہے جو بیان کرتا ہے کہ حل کا بخارات کا دباؤ اس کے اجزاء کے مول تناسب سے کس طرح متعلق ہے۔ یہ بخارات کا دباؤ کیلکولیٹر راولٹ کے قانون کا اطلاق کرتے ہوئے حل کے بخارات کے دباؤ کا تیزی سے اور درست انداز میں تعین کرتا ہے۔

راولٹ کے قانون کے مطابق، ایک مثالی حل میں ہر جزو کا جزوی بخارات کا دباؤ خالص جزو کے بخارات کے دباؤ کے ساتھ اس کے مول تناسب کے ضرب کے برابر ہوتا ہے۔ یہ اصول حل کے رویے، ڈسٹلیشن کے عمل، اور کیمسٹری اور کیمیائی انجینئرنگ میں کولگیٹیو خصوصیات کو سمجھنے کے لیے ضروری ہے۔

جب ایک سالوینٹ میں غیر پرواز کرنے والا حل موجود ہوتا ہے، تو بخارات کا دباؤ خالص سالوینٹ کے مقابلے میں کم ہو جاتا ہے۔ ہمارا راولٹ کا قانون کیلکولیٹر اس کمی کا حساب لگانے کے لیے ریاضیاتی تعلق فراہم کرتا ہے، جو حل کی کیمسٹری کی ایپلی کیشنز کے لیے ناگزیر ہے۔

راولٹ کا قانون فارمولا اور حساب

راولٹ کا قانون درج ذیل مساوات کے ذریعے بیان کیا جاتا ہے:

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

جہاں:

• $P_{solution}$ حل کا بخارات کا دباؤ ہے (عام طور پر kPa، mmHg، یا atm میں ماپا جاتا ہے)
• $X_{solvent}$ حل میں سالوینٹ کا مول تناسب ہے (بے بعد، 0 سے 1 کے درمیان)
• $P^{\circ}_{solvent}$ اسی درجہ حرارت پر خالص سالوینٹ کا بخارات کا دباؤ ہے (اسی دباؤ کی اکائیوں میں)

مول تناسب ($X_{solvent}$) کا حساب لگایا جاتا ہے:

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

جہاں:

• $n_{solvent}$ سالوینٹ کے مول کی تعداد ہے
• $n_{solute}$ حل کے مول کی تعداد ہے

متغیرات کو سمجھنا

1. سالوینٹ کا مول تناسب ($X_{solvent}$):

   • یہ ایک بے بعد مقدار ہے جو حل میں سالوینٹ مالیکیولز کے تناسب کی نمائندگی کرتی ہے۔
   • یہ 0 (خالص حل) سے 1 (خالص سالوینٹ) کے درمیان ہوتا ہے۔
   • حل میں تمام مول تناسب کا مجموعہ 1 کے برابر ہوتا ہے۔

2. خالص سالوینٹ کا بخارات کا دباؤ ($P^{\circ}_{solvent}$):

   • یہ مخصوص درجہ حرارت پر خالص سالوینٹ کا بخارات کا دباؤ ہے۔
   • یہ سالوینٹ کی ایک اندرونی خصوصیت ہے جو درجہ حرارت پر بہت زیادہ انحصار کرتی ہے۔
   • عام اکائیاں شامل ہیں: کلوپاسکلز (kPa)، ملی میٹرز آف مرکری (mmHg)، ایٹموسفیرز (atm)، یا ٹور۔

3. حل کا بخارات کا دباؤ ($P_{solution}$):

   • یہ حل کا نتیجہ بخارات کا دباؤ ہے۔
   • یہ ہمیشہ خالص سالوینٹ کے بخارات کے دباؤ سے کم یا اس کے برابر ہوتا ہے۔
   • یہ خالص سالوینٹ کے بخارات کے دباؤ کی طرح ہی اکائیوں میں ظاہر کیا جاتا ہے۔

ایج کیسز اور حدود

راولٹ کا قانون کئی اہم ایج کیسز اور حدود رکھتا ہے جن پر غور کرنا ضروری ہے:

1. جب $X_{solvent} = 1$ (خالص سالوینٹ):

   • حل کا بخارات کا دباؤ خالص سالوینٹ کے بخارات کے دباؤ کے برابر ہوتا ہے: $P_{solution} = P^{\circ}_{solvent}$
   • یہ حل کے بخارات کے دباؤ کی اوپر کی حد کی نمائندگی کرتا ہے۔

2. جب $X_{solvent} = 0$ (کوئی سالوینٹ نہیں):

   • حل کا بخارات کا دباؤ صفر ہو جاتا ہے: $P_{solution} = 0$
   • یہ ایک نظریاتی حد ہے، کیونکہ ایک حل میں کچھ سالوینٹ ہونا ضروری ہے۔

3. مثالی بمقابلہ غیر مثالی حل:

   • راولٹ کا قانون سختی سے مثالی حلوں پر لاگو ہوتا ہے۔
   • حقیقی حل اکثر مالیکیولی تعاملات کی وجہ سے راولٹ کے قانون سے انحراف کرتے ہیں۔
   • مثبت انحراف اس وقت ہوتا ہے جب حل کا بخارات کا دباؤ پیش گوئی سے زیادہ ہو (جو کمزور حل-سالوینٹ تعاملات کی نشاندہی کرتا ہے)۔
   • منفی انحراف اس وقت ہوتا ہے جب حل کا بخارات کا دباؤ پیش گوئی سے کم ہو (جو مضبوط حل-سالوینٹ تعاملات کی نشاندہی کرتا ہے)۔

4. درجہ حرارت کی انحصاری:

   • خالص سالوینٹ کا بخارات کا دباؤ درجہ حرارت کے ساتھ نمایاں طور پر مختلف ہوتا ہے۔
   • راولٹ کے قانون کے حسابات ایک مخصوص درجہ حرارت پر درست ہیں۔
   • مختلف درجہ حرارت کے لیے بخارات کے دباؤ کو ایڈجسٹ کرنے کے لیے کلاسیئس-کلاپیئرن مساوات کا استعمال کیا جا سکتا ہے۔

5. غیر پرواز کرنے والے حل کا مفروضہ:

   • راولٹ کے قانون کی بنیادی شکل یہ فرض کرتی ہے کہ حل غیر پرواز کرنے والا ہے۔
   • متعدد پرواز کرنے والے اجزاء کے ساتھ حل کے لیے، راولٹ کے قانون کی ایک ترمیم شدہ شکل کا استعمال کرنا ضروری ہے۔

بخارات کے دباؤ کے کیلکولیٹر کا استعمال کیسے کریں

ہمارا راولٹ کا قانون بخارات کا دباؤ کیلکولیٹر تیز اور درست حسابات کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے۔ حل کے بخارات کے دباؤ کا حساب لگانے کے لیے ان مراحل کی پیروی کریں:

1. سالوینٹ کا مول تناسب درج کریں:

   • "سالوینٹ کا مول تناسب (X)" کے میدان میں 0 اور 1 کے درمیان ایک قیمت درج کریں۔
   • یہ آپ کے حل میں سالوینٹ مالیکیولز کے تناسب کی نمائندگی کرتا ہے۔
   • مثال کے طور پر، 0.8 کی قیمت کا مطلب ہے کہ حل میں 80% مالیکیولز سالوینٹ مالیکیولز ہیں۔

2. خالص سالوینٹ کا بخارات کا دباؤ درج کریں:

   • "خالص سالوینٹ کا بخارات کا دباؤ (P°)" کے میدان میں خالص سالوینٹ کا بخارات کا دباؤ درج کریں۔
   • اکائیوں کا نوٹ رکھنا یقینی بنائیں (کیلکولیٹر ڈیفالٹ کے طور پر kPa استعمال کرتا ہے)۔
   • یہ قیمت درجہ حرارت پر منحصر ہے، لہذا یہ یقینی بنائیں کہ آپ اپنے مطلوبہ درجہ حرارت پر بخارات کے دباؤ کا استعمال کر رہے ہیں۔

3. نتیجہ دیکھیں:

   • کیلکولیٹر خود بخود راولٹ کے قانون کا استعمال کرتے ہوئے حل کے بخارات کا دباؤ حساب کرے گا۔
   • نتیجہ "حل کا بخارات کا دباؤ (P)" کے میدان میں آپ کی ان پٹ کے اسی اکائیوں میں ظاہر کیا جائے گا۔
   • آپ اس نتیجے کو اپنے کلپ بورڈ پر کاپی کرنے کے لیے کاپی آئیکن پر کلک کر سکتے ہیں۔

4. تعلق کو بصری بنائیں:

   • کیلکولیٹر میں ایک گراف شامل ہے جو مول تناسب اور بخارات کے دباؤ کے درمیان لکیری تعلق کو دکھاتا ہے۔
   • آپ کی مخصوص حساب کتاب کو بہتر سمجھنے کے لیے گراف پر نمایاں کیا گیا ہے۔
   • یہ بصری نمائندگی یہ ظاہر کرنے میں مدد کرتی ہے کہ مختلف مول تناسب کے ساتھ بخارات کا دباؤ کیسے تبدیل ہوتا ہے۔

ان پٹ کی توثیق

کیلکولیٹر آپ کی ان پٹ پر درج ذیل توثیق چیک کرتا ہے:

• مول تناسب کی توثیق:

  • یہ ایک درست نمبر ہونا چاہیے۔
  • یہ 0 اور 1 (شامل) کے درمیان ہونا چاہیے۔
  • اس حد سے باہر کی قیمتیں ایک غلطی کا پیغام متحرک کریں گی۔

• بخارات کے دباؤ کی توثیق:

  • یہ ایک درست مثبت نمبر ہونا چاہیے۔
  • منفی قیمتیں ایک غلطی کا پیغام متحرک کریں گی۔
  • صفر کی اجازت ہے لیکن زیادہ تر سیاق و سباق میں جسمانی طور پر معنی خیز نہیں ہو سکتی۔

اگر کوئی توثیق کی غلطیاں پیش آئیں تو کیلکولیٹر مناسب غلطی کے پیغامات دکھائے گا اور درست ان پٹ فراہم کیے بغیر حساب کے ساتھ آگے نہیں بڑھے گا۔

عملی مثالیں

آئیے کچھ عملی مثالوں کے ذریعے چلتے ہیں تاکہ یہ ظاہر کیا جا سکے کہ راولٹ کے قانون کے کیلکولیٹر کا استعمال کیسے کیا جائے:

مثال 1: چینی کا آبی حل

فرض کریں کہ آپ کے پاس 25°C پر پانی میں چینی (سکریوز) کا حل ہے۔ پانی کا مول تناسب 0.9 ہے، اور 25°C پر خالص پانی کا بخارات کا دباؤ 3.17 kPa ہے۔

ان پٹ:

• سالوینٹ کا مول تناسب (پانی): 0.9
• خالص سالوینٹ کا بخارات کا دباؤ: 3.17 kPa

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

نتیجہ: چینی کے حل کا بخارات کا دباؤ 2.853 kPa ہے۔

مثال 2: ایتھنول-پانی کا مرکب

ایتھنول اور پانی کے مرکب پر غور کریں جہاں ایتھنول کا مول تناسب 0.6 ہے۔ 20°C پر خالص ایتھنول کا بخارات کا دباؤ 5.95 kPa ہے۔

ان پٹ:

• سالوینٹ کا مول تناسب (ایتھنول): 0.6
• خالص سالوینٹ کا بخارات کا دباؤ: 5.95 kPa

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

نتیجہ: مرکب میں ایتھنول کا بخارات کا دباؤ 3.57 kPa ہے۔

مثال 3: بہت پتلا حل

ایک بہت پتلے حل کے لیے جہاں سالوینٹ کا مول تناسب 0.99 ہے، اور خالص سالوینٹ کا بخارات کا دباؤ 100 kPa ہے:

ان پٹ:

• سالوینٹ کا مول تناسب: 0.99
• خالص سالوینٹ کا بخارات کا دباؤ: 100 kPa

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

نتیجہ: حل کا بخارات کا دباؤ 99 kPa ہے، جو کہ ایک پتلے حل کے لیے متوقع خالص سالوینٹ کے بخارات کے دباؤ کے بہت قریب ہے۔

راولٹ کے قانون کی ایپلی کیشنز اور استعمال کے کیسز

راولٹ کا قانون بخارات کا دباؤ کے حسابات کی کیمسٹری، کیمیائی انجینئرنگ، اور صنعتی عملوں میں متعدد ایپلی کیشنز ہیں:

1. ڈسٹلیشن کے عمل

ڈسٹلیشن راولٹ کے قانون کی سب سے عام ایپلی کیشنز میں سے ایک ہے۔ یہ سمجھ کر کہ بخارات کا دباؤ مرکب کے ساتھ کیسے تبدیل ہوتا ہے، انجینئرز مؤثر ڈسٹلیشن کالم ڈیزائن کر سکتے ہیں:

• خام تیل کو مختلف حصوں میں الگ کرنے کے لیے پیٹرولیم کی ریفائننگ
• الکوحل مشروبات کی پیداوار
• کیمیکلز اور سالوینٹس کی صفائی
• سمندری پانی کی میٹھا کرنا

2. دواسازی کی ترکیبیں

دواسازی کی سائنس میں، راولٹ کا قانون مدد کرتا ہے:

• مختلف سالوینٹس میں دوا کی حل پذیری کی پیش گوئی کرنا
• مائع ترکیبوں کی استحکام کو سمجھنا
• کنٹرولڈ ریلیز کے طریقے تیار کرنا
• فعال اجزاء کے نکالنے کے عمل کو بہتر بنانا

3. ماحولیاتی سائنس

ماحولیاتی سائنسدان راولٹ کے قانون کا استعمال کرتے ہیں:

• پانی کے جسموں سے آلودگیوں کے بخارات کے ماڈلنگ
• volatiles organic compounds (VOCs) کی قسمت اور نقل و حمل کی پیش گوئی
• ہوا اور پانی کے درمیان کیمیکلز کی تقسیم کو سمجھنا
• آلودہ مقامات کے لیے بحالی کی حکمت عملی تیار کرنا

4. کیمیائی پیداوار

کیمیائی پیداوار میں، راولٹ کا قانون ضروری ہے:

• مائع مرکبوں میں ردعمل کے نظاموں کا ڈیزائن کرنا
• سالوینٹ کی بحالی کے عمل کو بہتر بنانا
• کرسٹلائزیشن کے عمل میں مصنوعات کی پاکیزگی کی پیش گوئی کرنا
• نکالنے اور لیچنگ کے عمل کو تیار کرنا

5. تعلیمی تحقیق

تحقیقی افراد راولٹ کے قانون کا استعمال کرتے ہیں:

• حل کی تھرموڈینامک خصوصیات کا مطالعہ کرنا
• مائع مرکبوں میں مالیکیولی تعاملات کی تحقیق کرنا
• نئے علیحدگی کے طریقے تیار کرنا
• طبیعی کیمسٹری کے بنیادی تصورات کی تعلیم دینا

راولٹ کے قانون کے متبادل

جبکہ راولٹ کا قانون مثالی حلوں کے لیے ایک بنیادی اصول ہے، غیر مثالی نظاموں کے لیے کئی متبادل اور ترمیمات موجود ہیں:

1. ہیری کا قانون

بہت پتلے حلوں کے لیے، ہیری کا قانون اکثر زیادہ قابل اطلاق ہوتا ہے:

$P_i = k_H \times X_i$

جہاں:

• $P_i$ حل کے جزو کا جزوی دباؤ ہے
• $k_H$ ہیری کا مستقل (سالوینٹ-سالوینٹ جوڑے کے لیے مخصوص)
• $X_i$ حل کے جزو کا مول تناسب ہے

ہیری کا قانون خاص طور پر مائع میں حل شدہ گیسوں اور بہت پتلے حلوں کے لیے مفید ہے جہاں حل-حل تعاملات نظرانداز کیے جا سکتے ہیں۔

2. سرگرمی کے کوفیئینٹ ماڈلز

غیر مثالی حلوں کے لیے، سرگرمی کے کوفیئینٹ ($\gamma$) متعارف کیے جاتے ہیں تاکہ انحرافات کا حساب لگایا جا سکے:

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

عام سرگرمی کے کوفیئینٹ ماڈلز میں شامل ہیں:

• مارگولس مساوات (دوئی مرکبات کے لیے)
• وان لار مساوات
• ولسن مساوات
• NRTL (غیر تصادفی دو مائع) ماڈل
• UNIQUAC (یونیورسل کوآسی کیمیکل) ماڈل

3. حالت کے مساوات کے ماڈلز

پیچیدہ مرکبوں کے لیے، خاص طور پر اعلی دباؤ پر، حالت کے مساوات کے ماڈلز کا استعمال کیا جاتا ہے:

• پنگ-رابنسن مساوات
• سووے-ریڈلچ-کوانگ مساوات
• SAFT (اسٹیٹسٹیکل ایسوسی ایٹنگ فلوئڈ تھیوری) ماڈلز

یہ ماڈلز مائع کے رویے کی ایک جامع وضاحت فراہم کرتے ہیں لیکن مزید پیرامیٹرز اور کمپیوٹیشنل وسائل کی ضرورت ہوتی ہے۔

راولٹ کے قانون کی تاریخ

راولٹ کا قانون فرانسیسی کیمسٹ فرانسو-ماری راولٹ (1830-1901) کے نام پر رکھا گیا ہے، جنہوں نے 1887 میں بخارات کے دباؤ کی کمی پر اپنی دریافتیں پہلی بار شائع کیں۔ راولٹ یونیورسٹی آف گرینوبل میں کیمسٹری کے پروفیسر تھے، جہاں انہوں نے حل کی جسمانی خصوصیات پر وسیع تحقیق کی۔

فرانسو-ماری راولٹ کے تعاون

راولٹ کا تجرباتی کام غیر پرواز کرنے والے حلوں کے بخارات کے دباؤ کی پیمائش پر مشتمل تھا۔ محتاط تجربات کے ذریعے، انہوں نے مشاہدہ کیا کہ بخارات کے دباؤ کی نسبتی کمی حل کے مول تناسب کے متناسب تھی۔ اس مشاہدے نے اس اصول کی تشکیل کی جسے ہم آج راولٹ کے قانون کے طور پر جانتے ہیں۔

ان کی تحقیق کئی مضامین میں شائع ہوئی، جن میں سب سے اہم "Loi générale des tensions de vapeur des dissolvants" (خالص سالوینٹس کے بخارات کے دباؤ کا عمومی قانون) ہے جو