Calcolatore della legge di Raoult
Dati di input
| Frazione molare del solvente | 0,9 |
|---|---|
| Tensione di vapore del solvente puro | 23,8 mmHg |
Calcolatore della legge di Raoult
Calcola la tensione di vapore di una soluzione ideale e l'abbassamento della tensione di vapore usando la legge di Raoult: P = x(solvente) · P°.
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La legge di Raoult
La legge di Raoult descrive come la tensione di vapore di una soluzione ideale dipende dalla composizione. Quando un soluto non volatile si scioglie in un liquido, la tensione di vapore del solvente diminuisce in proporzione alla quantità di soluto presente. La legge mette in relazione questa pressione con la frazione molare del solvente:
P=xsolvente⋅P∘dove è la tensione di vapore della soluzione, è la frazione molare del solvente e è la tensione di vapore del solvente puro alla stessa temperatura.
Abbassamento della tensione di vapore
Poiché ogni volta che è presente un soluto, la tensione di vapore della soluzione è sempre inferiore a quella del solvente puro. La riduzione prende il nome di abbassamento della tensione di vapore:
ΔP=P∘−P=xsoluto⋅P∘Dato che , l'abbassamento è uguale alla frazione molare del soluto moltiplicata per la tensione di vapore pura. Si tratta di una proprietà colligativa — dipende soltanto dal numero di particelle di soluto, non dalla loro identità chimica.
| Grandezza | Simbolo | Relazione |
|---|---|---|
| Tensione di vapore della soluzione | ||
| Tensione di vapore del solvente puro | misurata o consultata in tabella | |
| Frazione molare del solvente | ||
| Abbassamento della tensione di vapore |
Esempio svolto
Una soluzione viene preparata sciogliendo glucosio () in acqua (). La miscela contiene 18 g di glucosio e 90 g di acqua a 25 °C, dove la tensione di vapore dell'acqua pura è 23,8 mmHg. Trovare la tensione di vapore della soluzione e l'abbassamento della tensione di vapore.
Passo 1 — calcola le moli:
nglucosio=180 g/mol18 g=0,10 mol nacqua=18 g/mol90 g=5,00 molPasso 2 — calcola la frazione molare del solvente:
xacqua=nacqua+nglucosionacqua=5,00+0,105,00=5,105,00≈0,9804Passo 3 — applica la legge di Raoult:
P=xacqua⋅P∘=0,9804×23,8 mmHg≈23,33 mmHgPasso 4 — calcola l'abbassamento:
ΔP=P∘−P=23,8−23,33≈0,47 mmHgLa legge di Raoult e le altre proprietà colligative
L'abbassamento della tensione di vapore è il punto di partenza per altri tre effetti colligativi:
- Innalzamento ebullioscopico: una tensione di vapore più bassa significa che la soluzione deve essere riscaldata a una temperatura più alta prima che la sua tensione di vapore raggiunga la pressione atmosferica.
- Abbassamento crioscopico: la tensione di vapore ridotta sposta l'equilibrio solido-liquido, abbassando il punto di congelamento.
- Pressione osmotica: quando una soluzione è separata dal solvente puro da una membrana semipermeabile, la differenza di tensione di vapore spinge il solvente attraverso la membrana fino a quando la pressione osmotica non compensa questa differenza.
Tutti e quattro gli effetti dipendono da (o equivalentemente dalla molalità), non dalla natura del soluto.
Quando la legge di Raoult vale — e quando non vale
La legge di Raoult è esatta per le soluzioni ideali, in cui le interazioni soluto-solvente hanno la stessa intensità delle interazioni solvente-solvente. In pratica, la legge funziona bene per:
- Soluzioni diluite di non elettroliti (zuccheri, urea, alcoli in un solvente compatibile)
- Miscele di liquidi strutturalmente simili (benzene e toluene)
Non vale per le soluzioni concentrate, per gli elettroliti (che rilasciano più ioni per unità formula) e per i soluti che si associano o reagiscono con il solvente. Per gli elettroliti, il conteggio effettivo delle particelle di soluto viene aumentato dal fattore di van 't Hoff , quindi .
Tensioni di vapore di solventi comuni a 25 °C
| Solvente | Tensione di vapore (mmHg) |
|---|---|
| Acqua | 23,8 |
| Etanolo | 59,0 |
| Metanolo | 127 |
| Acetone | 231 |
| Etere dietilico | 538 |
Questi valori consentono di calcolare direttamente la tensione di vapore di una soluzione diluita: inserisci la frazione molare e la tensione di vapore del solvente puro dalla tabella.
Domande frequenti (FAQ)
Qual è la formula della legge di Raoult?
La legge di Raoult afferma che la tensione di vapore di un solvente al di sopra di una soluzione ideale è uguale alla frazione molare del solvente moltiplicata per la tensione di vapore del solvente puro: P = x(solvente) × P°. L'abbassamento della tensione di vapore è la differenza ΔP = P° − P = x(soluto) × P°, dove x(soluto) = 1 − x(solvente). Ad esempio, sciogliendo un soluto fino a portare la frazione molare del solvente a 0,90 in acqua a 25 °C (P° = 23,8 mmHg) si ottiene P = 0,90 × 23,8 = 21,42 mmHg e ΔP = 2,38 mmHg.
Che cos'è l'abbassamento della tensione di vapore?
L'abbassamento della tensione di vapore è la diminuzione della tensione di vapore di un solvente quando vi si scioglie un soluto non volatile. Le particelle di soluto occupano parte della superficie liquida e riducono la velocità con cui le molecole di solvente evaporano, abbassando la tensione di vapore di equilibrio. L'abbassamento ΔP = x(soluto) × P° è proporzionale alla frazione molare del soluto, indipendentemente dalla natura chimica del soluto: è una proprietà colligativa. Lo stesso effetto è alla base dell'innalzamento ebullioscopico e dell'abbassamento crioscopico.
Quando si applica la legge di Raoult?
La legge di Raoult si applica esattamente alle soluzioni ideali, in cui le interazioni soluto-solvente hanno la stessa intensità delle interazioni solvente-solvente. In pratica, le soluzioni diluite di non elettroliti (zuccheri, alcoli, urea) in un solvente compatibile si avvicinano al comportamento ideale. La legge non vale per le soluzioni concentrate, per i soluti che si associano o si dissociano, e per le miscele di liquidi con interazioni reciproche particolarmente forti o deboli. Per gli elettroliti, la concentrazione effettiva viene moltiplicata per il fattore di van 't Hoff i.
Qual è la differenza tra un soluto volatile e uno non volatile?
Un soluto non volatile ha una tensione di vapore trascurabile alla temperatura considerata — esempi comuni sono i sali, gli zuccheri e l'urea. L'aggiunta di un soluto non volatile abbassa soltanto la tensione di vapore del solvente, e la legge di Raoult fornisce direttamente la tensione di vapore totale come x(solvente) × P°. Un soluto volatile contribuisce con la propria pressione parziale alla miscela, quindi la tensione di vapore totale diventa la somma delle pressioni parziali di ciascun componente — ognuno contribuisce con la propria frazione molare moltiplicata per la propria tensione di vapore pura. La forma semplice qui utilizzata assume un soluto non volatile.
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