Ley de Raoult

La ley de Raoult establece que la relación entre la presión de vapor de cada componente en una solución ideal es dependiente de la presión de vapor de cada componente individual y de la fracción molar de cada componente en la solución. La ley fue enunciada en 1882 por el químico francés Francois Marie Raoult (1830-1901). La ley dice:

Si un soluto tiene una presión de vapor medible, la presión de vapor de su disolución siempre es menor que la del disolvente puro.

De esta forma la relación entre la presión de vapor de la solución y la presión de vapor del disolvente depende de la concentración del soluto en la disolución. Entonces, $\Delta P$ será igual al producto entre $X_{1}$ y $P_{1}^{o}$ . Al resultado se le resta $P_{1}^{o}$ , y multiplicandolo por -1, dará $P_{1}$

$\ P_{1}=X_{1}P_{1}^{o}$

Es decir que la presión de vapor del soluto crece linealmente con su fracción molar. En una solución que sólo contenga un soluto, se tiene que X₁= 1 – X₂, donde X₂ es la fracción molar del soluto, pudiendo escribir la formulación de la ley como:

$P_{1}=\left(1-X_{2}\right)P_{1}^{o}$

$P_{1}^{o}-P_{1}=\Delta P=X_{2}P_{1}^{o}$

Se puede ver de esta forma que una disminución en la presión de vapor, $\Delta P$ es directamente proporcional a la concentración del soluto presente

Características

Una vez que los componentes de la solución han alcanzado el equilibrio químico, la presión total del vapor es:

$\ P_{solucion}=(P_{1})_{puro}X_{1}+(P_{2})_{puro}X_{2}+\cdots$

y la presión individual de los componentes gaseosos es

$\ P_{i}=(P_{i})_{puro}X_{i}$

donde

(P_i)_puro es la presión de vapor del componente puro
X_i es la fracción molar del componente en solución

Consecuentemente, a medida que el número de componentes gaseosos de la solución crece, la fracción molar y la presión en la solución de cada uno de ellos va decreciendo. Si se tuviera un soluto puro, tendiendo a infinito número de solutos, se alcanzaría el valor nulo de presión de vapor (es decir el cuerpo no se evaporaría). En este caso la presión de vapor de la disolución sería igual a la suma de las presiones parciales de cada componente (Ley de las presiones parciales o ley de Dalton).

Aplicación

Se cumple sólo para disoluciones ideales no obstante es una buena aproximación cualitativa.

Disoluciones ideales

Para que se cumpla al 100% la ley de Raoult es necesario que el líquido sea una disolución ideal, el vapor sea una mezcla de gases ideales y que la fugacidad del líquido no varie significativamente con la presión, esta última condición a veces se expresa como que el factor de corrección de poynting sea de valor 1.

En equilibrio líquido-vapor, la relación que se comporta según la idealidad de la ley de Raoult seria la siguiente:

$P_{T}Y_{1}=X_{1}P_{1}^{o}$

donde:

P_{T}

= presión total del sistema en equilibrio

Y_{1}

= composición en la fase vapor, compuesto 1

X_{1}

= composición en la fase líquida, compuesto 1

P_{1}^{o}

= presión de vapor, compuesto 1

Empleo

La ley de Raoult suele emplearse en la teoría de la destilación.

Véase también

Literatura

The Principles of Chemical Equilibrium, Denbigh, K. 3ª Ed, Cambridge University Press, 1971. En el que se puede encontrar una demostración rigurosa de la ley de Raoult (pag. 246-248).