Калькулятор закона Рауля

Рассчитайте мольные доли компонентов, парциальные давления пара и общее давление пара идеальной смеси летучих жидкостей.

Давление пара идеального раствора

Введите от двух до пяти летучих компонентов с положительными количествами вещества и давлениями пара чистых веществ.

Число компонентов

Единица давления

Количество вещества компонента 1

Давление пара чистого компонента 1 (mmHg (torr))

Количество вещества компонента 2

Давление пара чистого компонента 2 (mmHg (torr))

О законе Рауля

Закон Рауля связывает давление пара над идеальным жидким раствором с его составом. Для каждого летучего компонента парциальное давление пара равно его мольной доле в жидкой фазе, умноженной на давление пара чистого компонента при той же температуре. Сумма парциальных давлений дает общее давление над смесью. Этот калькулятор выполняет расчет для двух–пяти компонентов и использует выбранную единицу для всех давлений. Мольная доля компонента — это его количество вещества, деленное на суммарное количество вещества всех введенных компонентов. Мольные доли безразмерны, а их сумма равна единице. Если раствор содержит два моля этанола и три моля воды, их мольные доли составляют 0.4 и 0.6. Умножение каждой доли на соответствующее давление пара чистого вещества дает парциальное давление. При давлениях чистых веществ 44.6 и 23.8 mmHg вклады составляют 17.84 и 14.28 mmHg, а сумма — 32.12 mmHg. Температура не вводится напрямую: предполагается, что давления пара чистых компонентов уже определены при одной общей температуре. Давление пара чистого вещества сильно зависит от температуры, поэтому табличные значения или результаты уравнения Антуана должны соответствовать фактической температуре системы. Единицы давления также должны совпадать. Выбор kPa или mmHg меняет подпись, но не пересчитывает введенные числа, позволяя напрямую использовать исходные данные в единой системе единиц. Закон Рауля точен для идеального раствора, в котором взаимодействия между разными молекулами близки к взаимодействиям между одинаковыми. Химически сходные смеси, например некоторые пары углеводородов, могут приближаться к такому поведению. Реальные растворы часто проявляют положительные или отрицательные отклонения. Более слабое взаимодействие разных молекул может повышать давление пара относительно идеального прогноза, а более сильное притяжение — понижать. При существенных отклонениях нужны коэффициенты активности; кроме того, некоторые смеси образуют азеотропы, которые простой идеальный расчет не предсказывает правильно. Метод широко применяют как начальную модель для дистилляции, расчетов однократного испарения, подбора растворителей и анализа испарения. Инженер может сравнить парциальные давления, чтобы понять, какой компонент обогащает пар. В лаборатории можно оценить потери растворителя, а в учебе — связать состав жидкости с законом Дальтона для газовой фазы. Результат описывает равновесие, а не скорость испарения: поток воздуха, площадь, теплопередача и сопротивление массопереносу определяют скорость приближения к равновесию. В обычные поля следует вводить только летучие жидкие компоненты. Нелетучее растворенное вещество, например соль или сахар, практически не создает давления пара, но снижает мольную долю растворителя. Для строгого расчета учитывайте все вещества при определении мольных долей жидкой фазы, используйте надежные данные о давлении пара чистых веществ и оценивайте неидеальность. Калькулятор подходит для наглядных расчетов идеальных смесей, учебных проверок и предварительных сравнений перед применением модели коэффициентов активности или уравнения состояния.

Примеры закона Рауля

Эти идеальные смеси показывают взвешивание давлений пара чистых компонентов.

Смесь	Общее давление пара	Расчет
2 mol при 44.6 mmHg и 3 mol при 23.8 mmHg	32.12 mmHg	Учебный пример этанол–вода с мольными долями 0.4 и 0.6.
1.5 mol при 53.3 kPa и 2.5 mol при 18 kPa	31.2375 kPa	Идеальная оценка бинарной смеси бензол–толуол.
1 mol при 80, 2 mol при 60 и 1.5 mol при 40 mmHg	57.7778 mmHg	Три летучих компонента со взвешиванием по общему количеству 4.5 моль.
2.2 mol при 38.7 kPa и 1.8 mol при 21.2 kPa	30.825 kPa	Идеальная оценка бинарной смеси ацетон–хлороформ.

Как использовать закон Рауля

Выберите число летучих компонентов жидкой смеси.
Выберите одну единицу давления и найдите давления пара всех чистых компонентов при одинаковой температуре.
Введите положительное количество вещества и давление пара чистого вещества для каждого компонента.
Нажмите «Рассчитать давление пара», чтобы увидеть все мольные доли и парциальные давления.
Прежде чем использовать общее давление, оцените обоснованность модели идеального раствора.

Вопросы о законе Рауля

Когда закон Рауля работает лучше всего?

Для идеальных или почти идеальных жидких смесей со сходными межмолекулярными взаимодействиями. Для сильно ассоциирующихся или несходных соединений могут потребоваться коэффициенты активности.

Почему давления пара чистых веществ нужны при одной температуре?

Давление пара чистого вещества меняется с температурой, а равновесие требует единой температуры системы. Сочетание значений для разных температур дает парциальные давления, не описывающие одно физическое состояние.

Пересчитывает ли значения выбор единицы давления?

Нет. Он только обозначает выбранной единицей все введенные и рассчитанные давления. Вводите каждое давление пара чистого вещества в этой же единице.

Можно ли учесть нелетучее растворенное вещество?

Оно влияет на мольные доли растворителя, но практически не вносит вклада в парциальное давление пара. Для точного расчета учитывайте его количество вещества и корректно задавайте вклад давления пара чистого вещества.

Что вызывает отклонения от закона Рауля?

Различия в притяжении одинаковых и разных молекул вызывают неидеальное поведение. Положительные отклонения повышают давление пара, а отрицательные понижают его относительно идеального прогноза.