Raoult's Law Voorbeeld Probleem - Vluchtig mengsel

Dit voorbeeldprobleem laat zien hoe de wet van Raoult kan worden gebruikt om de dampdruk te berekenen van twee samen gemengde vluchtige oplossingen.

Voorbeeld van de wet van Raoult

Wat is de verwachte dampspanning wanneer 58,9 g hexaan (C₆H₁₄) wordt gemengd met 44,0 g benzeen (C₆H₆) bij 60,0 ° C?
Gegeven:
Dampspanning van zuiver hexaan bij 60 ° C is 573 torr.
Dampspanning van zuivere benzeen bij 60 ° C is 391 torr.

Oplossing

De wet van Raoult kan worden gebruikt om de dampdrukrelaties uit te drukken van oplossingen die zowel vluchtige als niet-vluchtige oplosmiddelen bevatten.

De wet van Raoult wordt uitgedrukt door de dampdrukvergelijking:
P_oplossing = Χ_solventP⁰_solvent
waar
P_oplossing is de dampspanning van de oplossing
Χ_solvent is molfractie van het oplosmiddel
P⁰_solvent is de dampspanning van het zuivere oplosmiddel
Wanneer twee of meer vluchtige oplossingen worden gemengd, wordt elke drukcomponent van de gemengde oplossing bij elkaar opgeteld om de totale dampdruk te vinden.
P_Totaal = P_{oplossing A} + P_{oplossing B} +...
Stap 1 - Bepaal het aantal mol van elke oplossing om de molfractie van de componenten te kunnen berekenen.
Uit het periodiek systeem zijn de atoommassa's van de koolstof- en waterstofatomen in hexaan en benzeen:
C = 12 g / mol
H = 1 g / mol

Gebruik de molecuulgewichten om het aantal mol van elke component te vinden:
molgewicht

hexaan = 6 (12) + 14 (1) g / mol
molgewicht hexaan = 72 + 14 g / mol
molgewicht hexaan = 86 g / mol
n_hexaan = 58,9 g x 1 mol / 86 g
n_hexaan = 0,685 mol
molgewicht benzeen = 6 (12) + 6 (1) g / mol
molgewicht benzeen = 72 + 6 g / mol
molgewicht benzeen = 78 g / mol
n_benzine = 44,0 g x 1 mol / 78 g
n_benzine = 0,564 mol
Stap 2 - Vind molfractie van elke oplossing. Het maakt niet uit welk onderdeel u gebruikt om de berekening uit te voeren. Een goede manier om uw werk te controleren is in feite de berekening te maken voor zowel hexaan als benzeen en vervolgens te zorgen dat ze oplopen tot 1.
Χ_hexaan = n_hexaan/ (N_hexaan + n_benzine)
Χ_hexaan = 0,685 / (0,685 + 0,564)
Χ_hexaan = 0,685 / 1,249
Χ_hexaan = 0,548
Omdat er slechts twee oplossingen aanwezig zijn en de totale molfractie gelijk is aan één:
Χ_benzine = 1 - Χ_hexaan
Χ_benzine = 1 - 0,548
Χ_benzine = 0,452
Stap 3 - Bepaal de totale dampspanning door de waarden in de vergelijking te stoppen:
P_Totaal = Χ_hexaanP⁰_hexaan + Χ_benzineP⁰_benzine
P_Totaal = 0,548 x 573 torr + 0,452 x 391 torr
P_Totaal = 314 + 177 torr
P_Totaal = 491 torr

Antwoord:

De dampspanning van deze oplossing van hexaan en benzeen bij 60 ° C is 491 torr.