حاسبة قانون راولت
المدخلات
| الكسر المولي للمذيب | 0.9 |
|---|---|
| ضغط بخار المذيب النقي | 23.8 mmHg |
حاسبة قانون راولت
احسب ضغط بخار المحلول المثالي وانخفاض ضغط البخار باستخدام قانون راولت: P = x(مذيب) · P°.
المدخلات
النتائج
أدخل قيمة لعرض النتائج.
تفاصيل
فهم قانون راولت
يصف قانون راولت كيف يعتمد ضغط بخار المحلول المثالي على تركيبه. حين يذوب مذاب غير متطاير في سائل، ينخفض ضغط بخار المذيب بنسبة تتناسب مع كمية المذاب الموجودة. يربط القانون هذا الضغط بالكسر المولي للمذيب:
P=xsolvent⋅P∘حيث هو ضغط بخار المحلول، و هو الكسر المولي للمذيب، و هو ضغط بخار المذيب النقي عند درجة الحرارة ذاتها.
انخفاض ضغط البخار
بما أن كلما وُجد مذاب ما، فإن ضغط بخار المحلول يكون دائماً أقل من ضغط بخار المذيب النقي. يُسمى هذا الانخفاض انخفاض ضغط البخار:
ΔP=P∘−P=xsolute⋅P∘ولأن ، يساوي الانخفاض الكسر المولي للمذاب مضروباً في ضغط البخار النقي. وهذه خاصية تراكمية — تعتمد فقط على عدد جسيمات المذاب لا على هويته الكيميائية.
| الكمية | الرمز | العلاقة |
|---|---|---|
| ضغط بخار المحلول | ||
| ضغط بخار المذيب النقي | مقاس أو منظور فيه | |
| الكسر المولي للمذيب | ||
| انخفاض ضغط البخار |
مثال محلول
يُحضَّر محلول بإذابة الجلوكوز () في الماء (). يحتوي المزيج على 18 g من الجلوكوز و90 g من الماء عند 25 °C، حيث ضغط بخار الماء النقي 23.8 mmHg. أوجد ضغط بخار المحلول وانخفاض ضغط البخار.
الخطوة 1 — إيجاد المولات:
nglucose=180 g/mol18 g=0.10 mol nwater=18 g/mol90 g=5.00 molالخطوة 2 — إيجاد الكسر المولي للمذيب:
xwater=nwater+nglucosenwater=5.00+0.105.00=5.105.00≈0.9804الخطوة 3 — تطبيق قانون راولت:
P=xwater⋅P∘=0.9804×23.8 mmHg≈23.33 mmHgالخطوة 4 — إيجاد الانخفاض:
ΔP=P∘−P=23.8−23.33≈0.47 mmHgقانون راولت والخصائص التراكمية الأخرى
انخفاض ضغط البخار هو نقطة الانطلاق لثلاثة تأثيرات تراكمية أخرى:
- ارتفاع نقطة الغليان: انخفاض ضغط البخار يعني أن المحلول يحتاج إلى حرارة أعلى كي يبلغ ضغطُ بخاره الضغطَ الجوي.
- انخفاض نقطة التجمد: يُزيح انخفاض ضغط البخار التوازن بين الطور الصلب والسائل، مما يخفض درجة التجمد.
- الضغط الأسموزي: حين يفصل غشاء شبه نافذ المحلولَ عن المذيب النقي، يدفع الفرق في ضغط البخار المذيبَ عبر الغشاء حتى يتراكم الضغط الأسموزي ليعوّض ذلك.
تعتمد التأثيرات الأربعة على (أو بصورة مكافئة على المولالية)، لا على طبيعة المذاب.
متى يصح قانون راولت ومتى يُخفق
يكون قانون راولت دقيقاً تماماً في المحاليل المثالية، التي تتساوى فيها شدة تفاعلات المذاب-المذيب مع تفاعلات المذيب-المذيب. عملياً، يصح القانون جيداً في حالات:
- المحاليل المخففة من غير الإلكتروليتات (سكريات، يوريا، كحولات في مذيب مناسب)
- مخاليط من سوائل متشابهة بنيوياً (بنزين وتولوين)
يُخفق في المحاليل المركزة، ومع الإلكتروليتات (التي تُطلق أيونات متعددة لكل وحدة صيغة)، ومع المذابات التي تترابط أو تتفاعل مع المذيب. بالنسبة للإلكتروليتات، يُضرب تركيز جسيمات المذاب الفعلي في عامل فان't هوف ، إذ .
ضغوط بخار مذيبات شائعة عند 25 °C
| المذيب | ضغط البخار (mmHg) |
|---|---|
| الماء | 23.8 |
| الإيثانول | 59.0 |
| الميثانول | 127 |
| الأسيتون | 231 |
| ثنائي إيثيل الأثير | 538 |
تتيح لك هذه القيم حساب ضغط بخار محلول مخفف مباشرةً: أدخل الكسر المولي وضغط بخار المذيب النقي من الجدول أعلاه.
الأسئلة الشائعة (FAQ)
ما هي معادلة قانون راولت؟
ينص قانون راولت على أن ضغط بخار المذيب فوق محلول مثالي يساوي حاصل ضرب الكسر المولي للمذيب في ضغط بخار المذيب النقي: P = x(مذيب) × P°. ويُساوي انخفاض ضغط البخار الفرقَ ΔP = P° − P = x(مذاب) × P°، حيث x(مذاب) = 1 − x(مذيب). فمثلاً، إذا انخفض الكسر المولي للمذيب إلى 0.90 في الماء عند 25 °C (P° = 23.8 mmHg)، فيكون P = 0.90 × 23.8 = 21.42 mmHg، وΔP = 2.38 mmHg.
ما هو انخفاض ضغط البخار؟
انخفاض ضغط البخار هو التراجع في ضغط بخار مذيب ما عند إذابة مذاب غير متطاير فيه. تحتل جسيمات المذاب جزءاً من سطح السائل وتُقلل من معدل هرب جزيئات المذيب إلى الطور الغازي، فيتراجع ضغط البخار عند الاتزان. الانخفاض ΔP = x(مذاب) × P° يتناسب مع الكسر المولي للمذاب، لا مع أي خاصية كيميائية للمذاب — وهذا ما يجعله خاصية تراكمية. وتستند إلى هذه الظاهرة ذاتها كلٌّ من ارتفاع نقطة الغليان وانخفاض نقطة التجمد.
متى يُطبَّق قانون راولت؟
يُطبَّق قانون راولت بصورة دقيقة على المحاليل المثالية، التي تتماثل فيها تفاعلات المذاب-المذيب مع تفاعلات المذيب-المذيب. عملياً، تقترب المحاليل المخففة من غير الإلكتروليتات (السكريات والكحولات واليوريا) في مذيب مناسب من السلوك المثالي. يُخفق القانون في المحاليل المركزة، وفي المواد التي تترابط أو تتفكك في المحلول، وفي المخاليط التي تنشأ فيها تفاعلات متشابكة قوية أو ضعيفة. وبالنسبة للإلكتروليتات، يُضرب التركيز الفعّال في عامل فان'ت هوف i.
ما الفرق بين المذاب المتطاير وغير المتطاير؟
المذاب غير المتطاير له ضغط بخار يمكن إهماله في ظروف الاهتمام — من الأمثلة الشائعة: الأملاح والسكريات واليوريا. إضافة مذاب غير متطاير تُخفض ضغط بخار المذيب فحسب، ويُعطي قانون راولت إجمالي ضغط البخار مباشرةً على أنه x(مذيب) × P°. أما المذاب المتطاير فيُضيف هو أيضاً ضغطاً جزئياً خاصاً به إلى الخليط، فيصبح إجمالي ضغط البخار مجموع الضغوط الجزئية لكل مكوّن — كلٌّ منها يساوي كسره المولي مضروباً في ضغط بخاره النقي. يفترض النموذج المستخدم هنا وجود مذاب غير متطاير.