Loi de Raoult

Core idea

Overview

La loi de Raoult énonce que la pression partielle de vapeur d'un composant dans une solution idéale est égale au produit de sa fraction molaire dans la phase liquide et de la pression de vapeur du composant pur. Ce principe suppose que les forces intermoléculaires entre molécules différentes sont égales à celles entre molécules identiques dans les substances pures.

When to use: Appliquez cette équation lors de l'analyse de mélanges idéaux dont les composants ont des structures chimiques et des tailles moléculaires similaires. Elle est la plus précise pour les solutions diluées ou les mélanges de liquides non polaires comme le benzène et le toluène à basses ou moyennes pressions.

Why it matters: Cette loi fournit la base théorique des propriétés colligatives telles que l'abaissement de la pression de vapeur et l'élévation de la température d'ébullition. C'est un outil essentiel pour les ingénieurs chimistes concevant des procédés de distillation afin de séparer des mélanges chimiques selon leur volatilité.

Symbols

Variables

$x_{i}$ = Mole Fraction, $P_{i}$ ^* = Pure Vapour Pressure, $P_{i}$ = Partial Pressure

x_{i}

Mole Fraction

Variable

P_{i}^{*}

Pure Vapour Pressure

kPa

P_{i}

Partial Pressure

kPa

Walkthrough

Derivation

Formule : Loi de Raoult

Dans une solution idéale, la pression de vapeur partielle d'un constituant est égale à sa fraction molaire multipliée par la pression de vapeur du constituant pur.

La solution est idéale : les forces intermoléculaires A–A, B–B et A–B sont similaires.
La température est constante.

1

Énoncer la loi :

La pression partielle est égale à la fraction molaire multipliée par la pression de vapeur du constituant pur.

p_{A} = x_{A} p_{A}^{⋆}

Result

p_{A} = x_{A} p_{A}^{⋆}

Source: Standard curriculum — A-Level Chemistry (Raoult’s law)

Free formulas

Rearrangements

Solve for $x_{i}$

Isoler xi

x_{i} = \frac{P _{i}}{P _{i}^{*}}

Réorganisez la loi de Raoult, $P_{i} = x_{i} P_{i}^{*}$ , pour résoudre la fraction molaire ( $x_{i}$ ) d'un composant dans une solution, étant donné sa pression partielle ( $P_{i}$ ) et la pression de vapeur du composant pur ( $P_{i}^{*}$ ).

Difficulty: 2/5

Solve for $P_{i}^{*}$

Isoler Pi^*

P_{i}^{*} = \frac{P _{i}}{x _{i}}

Réarrange l'équation pour isoler Pist.

Difficulty: 2/5

The static page shows the finished rearrangements. The app keeps the full worked algebra walkthrough.

Visual intuition

Graph

Le graphique est une ligne droite passant par l'origine avec une pente égale à Pist. Puisque Pi est directement proportionnel à xi, doubler la fraction molaire entraîne une augmentation proportionnelle de la pression partielle.

Graph type: linear

Why it behaves this way

Intuition

Imaginez la surface d'un mélange liquide où des molécules de différents constituants sont réparties de manière aléatoire ; la pression partielle d'un constituant au-dessus du liquide est proportionnelle à sa fraction à la surface et à sa tendance intrinsèque à s'échapper.

Term

La pression exercée par la vapeur du constituant i au-dessus de la solution liquide.

Représente la part du constituant i dans la pression totale du gaz ; directement proportionnelle au nombre de molécules de i qui s'échappent de la surface du liquide.

Term

Le rapport entre les moles du constituant i et le nombre total de moles de tous les constituants de la solution liquide.

Indique la proportion de molécules du constituant i disponibles à la surface du liquide pour potentiellement se vaporiser.

Term

La pression de vapeur du constituant i pur à la même température que la solution.

Il s'agit de la pression de vapeur maximale que le constituant i peut exercer, reflétant sa tendance intrinsèque à se vaporiser lorsqu'il n'est pas mélangé.

Free study cues

Insight

Canonical usage

Assurer des unités de pression cohérentes pour tous les termes de pression et que la fraction molaire soit sans dimension.

Dimension note

La fraction molaire ( $x_{i}$ ) est une grandeur sans dimension, représentant le rapport des moles d'un composant aux moles totales dans le mélange.

One free problem

Practice Problem

Une solution chimique contient un composant dont la fraction molaire est de 0.60. Si la pression de vapeur du composant pur à cette température est de 120.0 mmHg, calculez la pression partielle de vapeur exercée par ce composant dans le mélange.

Hint: Multipliez la fraction molaire donnée par la pression de vapeur de la substance pure.

The full worked solution stays in the interactive walkthrough.

Where it shows up

Real-World Context

Dans le contexte de Prévoir la pression de vapeur au-dessus d'un mélange eau-éthanol, Loi de Raoult sert à transformer les mesures en une valeur interprétable. Le résultat est important parce qu'il aide à relier les quantités mesurées à la concentration, au rendement, au changement d'énergie, à la vitesse de réaction ou à l'équilibre.

Study smarter

Tips

Assurez-vous que la fraction molaire (xi) se rapporte spécifiquement à la phase liquide du mélange.
La pression de vapeur de la substance pure (Pist) doit être déterminée exactement à la même température que celle de la solution.
Dans les solutions non idéales, des écarts apparaissent si les forces attractives entre molécules différentes sont nettement plus fortes ou plus faibles que dans les états purs.

Avoid these traps

Common Mistakes

L'appliquer à des solutions non idéales sans correction.
Confondre pression partielle et pression totale.

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Related Formulas

Common questions

Frequently Asked Questions

Dans une solution idéale, la pression de vapeur partielle d'un constituant est égale à sa fraction molaire multipliée par la pression de vapeur du constituant pur.

Appliquez cette équation lors de l'analyse de mélanges idéaux dont les composants ont des structures chimiques et des tailles moléculaires similaires. Elle est la plus précise pour les solutions diluées ou les mélanges de liquides non polaires comme le benzène et le toluène à basses ou moyennes pressions.

Cette loi fournit la base théorique des propriétés colligatives telles que l'abaissement de la pression de vapeur et l'élévation de la température d'ébullition. C'est un outil essentiel pour les ingénieurs chimistes concevant des procédés de distillation afin de séparer des mélanges chimiques selon leur volatilité.

L'appliquer à des solutions non idéales sans correction. Confondre pression partielle et pression totale.

Dans le contexte de Prévoir la pression de vapeur au-dessus d'un mélange eau-éthanol, Loi de Raoult sert à transformer les mesures en une valeur interprétable. Le résultat est important parce qu'il aide à relier les quantités mesurées à la concentration, au rendement, au changement d'énergie, à la vitesse de réaction ou à l'équilibre.

Assurez-vous que la fraction molaire (xi) se rapporte spécifiquement à la phase liquide du mélange. La pression de vapeur de la substance pure (Pist) doit être déterminée exactement à la même température que celle de la solution. Dans les solutions non idéales, des écarts apparaissent si les forces attractives entre molécules différentes sont nettement plus fortes ou plus faibles que dans les états purs.

References

Sources

Atkins' Physical Chemistry
Wikipedia: Raoult's law
Bird, Stewart, Lightfoot, Transport Phenomena
IUPAC Gold Book: 'mole fraction'
IUPAC Gold Book: 'partial pressure'
Bird, Stewart, Lightfoot - Transport Phenomena
Atkins' Physical Chemistry (11th ed.)
IUPAC Gold Book (entry for 'Raoult's law', 'ideal solution')

Overview

Variables

Derivation

Énoncer la loi :

Rearrangements

Graph

Intuition

Insight

Practice Problem

Real-World Context

Tips

Common Mistakes

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Mole fraction

Total vapour pressure

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Sources