Quand on distiller un mélange de deux liquides, la vapeur au-dessus de leur contiendra une plus grande proportion du liquide plus volatil que le mélange d'origine. Vous pouvez estimer avec précision combien il contiendra en combinant la loi de Raoult et la loi de Dalton des pressions partielles. Cette approche ne vous donnera pas une solution exacte, parce que la loi de Raoult applique uniquement aux mélanges idéaux. Comme la loi des gaz parfaits, cependant, la loi de Raoult donne une assez bonne approximation pour de nombreuses situations.
Instructions
1 Notez la loi de Raoult, (P1) = (X1) (P1pure). A noter que P1 est la pression de vapeur de l'une ou l'autre des deux liquides dans le mélange, tandis que P1pure est la pression de vapeur, il aurait si elle était pure, et X1 est la fraction molaire (à savoir la fraction de molécules dans le mélange qui sont liquides 1 ).
2 Notez la loi de Dalton des pressions partielles, totales Pression de vapeur = P1 + P2, où P1 et P2 sont les pressions de vapeur des deux liquides.
3 Remplacer la loi de Raoult dans la loi de Dalton à la place de P1 et P2 pour obtenir ce qui suit:
totale Pression de vapeur = X1 (P1 pur) + X2 (P2 pur)
4 A noter que la fraction molaire de chaque liquide dans la phase gazeuse est égale à sa pression de vapeur partielle divisée par la pression de vapeur totale. Vous pouvez écrire cette équation comme suit: X1 en phase = P1 pression de vapeur / vapeur totale.
5 Remplacez l'équation de la pression de vapeur totale que vous avez trouvé à l'étape 3 dans l'équation pour la fraction molaire que vous avez trouvé à l'étape 4 pour obtenir ce qui suit:
X1 dans la vapeur = P1 / (X1 (P1 pur) + X2 (P2 pur))
6 Remplacer la définition de P1 pour P1 de la loi de la Raoult dans l'équation de l'étape 5 pour obtenir ce qui suit:
X1 dans la vapeur = (X1 P1 pur) / (X1 (P1 pur) + X2 (P2 pur))
7 Prenez les chiffres que vous donnés dans le cadre de votre question de devoirs et de les brancher dans l'équation que vous avez dérivée. Une fois que vous le faites, vous serez en mesure de calculer X1 dans la vapeur, la fraction molaire de la vapeur composée du gaz d'intérêt.
Exemple: Supposons que vous avez un mélange d'éthanol et de méthanol à 25 degrés Celsius. La pression de vapeur de ces liquides à cette température si elles sont pures est de 58,9 Torr pour l'éthanol et 122,7 torrs pour le méthanol. Sur tous les 3 moles de liquide, 2 sont l'éthanol et 1 est le méthanol. Supposons que c'est un mélange idéal, donc la loi de Raoult applique. Quelle est la fraction molaire de méthanol dans la vapeur produite par ce mélange?
Réponse: De ce qui précède, vous savez le mélange est 2/3 éthanol et 1/3 du méthanol, de sorte que vous avez à la fois des fractions molaires. Vous connaissez également les pressions de vapeur des deux composantes si elles sont pures. Le traitement du méthanol comme liquide 1 et de l'éthanol en tant que liquide 2, vous substituez ces chiffres pour les variables correspondantes dans l'équation de l'étape 6 pour obtenir ce qui suit:
X1 dans la vapeur = (1/3 x 122,7 Torr) / (1/3 x 122,7 Torr + 2/3 x 58,9 Torr)
X1 dans la vapeur = 40,9 / (40,9 + 39,27)
X1 dans la vapeur = 40,9 / 80,17
X1 = 0,51 dans de la vapeur
ce qui signifie que 0,51 de chaque 1 mole de vapeur est le méthanol.
Conseils et avertissements
- Notez qu'il existe aussi des situations où la loi de Raoult ne donnera pas une assez bonne approximation. Cela est particulièrement vrai si vous avez affaire à un azéotrope, un mélange qui ne peut pas être séparé par simple distillation.