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12.9:

이상용액

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용액에는 세 가지 주요 분자 간 인력, 다시말해서 용매 분자 사이의 인력, 용질 분자 사이의 인력, 및 용질 분자와 용매분자 사이의 인력이 있습니다. 세 가지 유형의 상호작용의 세기가 서로 유사하면 이상 용액이라고 합니다. 이상 용액은 모든 농도에서 라울의 법칙을 따릅니다 톨루엔과 벤젠과 같은 두 가지 휘발성 성분으로 이루어진 이상 용액에서 각 성분의 부분적인 증기 압력은 라울의 법칙에 따라 순수한 성분의 증기 압력을 그의 몰 분율과 곱하여 계산할 수 있습니다.주어진 용액에서 톨루엔의 몰분율은 0.4이고 벤젠의 몰분율은 0.6입니다. 순수 톨루엔과 순수 벤젠의 증기 압력이 각각 22, 75토르이므로 이 용액에서 톨루엔과 벤젠의 부분 압력은 각각 8.8과 45 토르가 될 것입니다. 총 증기 압력은 각 요소의 부분 압력의 합이며 54 토르와 같습니다.이러한 이상 용액의 경우 몰분율에 대한 증기 압력의 식을 구하면 직선을 생성합니다. 용액 내의 분자 간 힘이 균일하지 않을 때 용액은 라울의 법칙에서 벗어나며 이것을 비이상적이라고 합니다. 벤젠 및 메탄올 용액의 경우처럼 용액 내에서 용매-용질 상호작용이 용매-용매 상호작용보다 약한 경우 용질의 영향으로 순수 용매보다 더 많은 용매 입자가 기체 상태로 빠져나갑니다.따라서 증기 압력은 라울의 법칙에 의해 예측한 값보다 더 큰 경향이 있습니다. 이런 용액은 라울의 법칙의 예상보다 큰 편차를 나타냅니다. 반대로 용질-용매 상호작용이 강한 용액에서 용질은 용매의 기화를 방지하고 용액의 증기 압력은 라울의 법칙에 의해 예측한 것보다 작아집니다.이런 현상은 아세톤과 클로로포름 수용액에서 관찰되는데 이 수용액에서는 두 성분 사이의 강한 수소 결합에 의해 라울트의 법칙에 의한 예상보다 작은 편차가 나타납니다.

12.9:

이상용액

Raoult의 법칙에 따르면 용액에서 용매의 부분 증기 압력은 용액에서 두더지 분획을 곱한 순수 용매의 증기 압력과 동일하거나 동일합니다. 그러나 Raoult의 법칙은 이상적인 솔루션에만 유효합니다. 용액이 이상적이기 위해서는 용매-솔벤트 또는 솔런트-솔루트 상호 작용만큼이나 강해야 합니다. 이것은 솔트와 용매가 모두 그들의 순수한 상태에 있을 때와 증기 상으로 탈출하기 위하여 에너지의 동일한 양을 이용할 것이라는 점을 건의합니다. 이는 벤젠과 톨루엔 또는 헥산 및 헥탄의 경우와 같이 용액의 다른 성분이 화학적으로 유사할 때만 가능합니다.

많은 솔루션에는 균일한 매력적인 힘이 없기 때문에 이러한 솔루션의 증기 압력은 라울트의 법칙이 예측한 압력에서 벗어나게 됩니다. 예를 들어, 에탄올이 물에 용해되면 물 분자와 에탄올 분자 사이에 강력한 매력이 있습니다. 이러한 매력적인 힘은 용액의 표면에서 물 분자의 손실을 느리게하는 경향이있다. 그러나 용액이 충분히 희석되면 표면에 는 더 많은 물 분자가 있을 것입니다. 이러한 표면 물 분자 중 일부는 에탄올 분자에 의해 포위되지 않을 수 있으며 순수한 물에서와 동일한 속도로 증기 상으로 탈출 할 수 있습니다. 이러한 희석 솔루션은 이상적인 행동에 접근한다고합니다.

이상적인 솔루션의 경우 Raoult의 법칙의 편차는 부정적이거나 긍정적일 수 있습니다. 라올트의 법칙으로 인해 증기 압력이 예상보다 낮을 때 부정적인 편차가 일어난다. 물과 염산의 용액은 물과 염산 사이의 수소 결합이 표면 수분 분자가 쉽게 기화되는 것을 막기 때문에 부정적인 편차를 나타낸다.

대안적으로, 양성 편차는 각 성분의 분자 들 사이의 매력, 솔루트-솔루트 또는 용매 용매 사이의 매력이 용매와 솔런트 사이의 매력보다 클 때 발생합니다. 이러한 솔루션에서 두 구성 요소는 증기 상으로 쉽게 빠져나탈 수 있습니다. 벤젠과 메탄올 사이의 분자 간 힘이 순수 메탄올에서 발견되는 것보다 약하기 때문에 양성 편차의 예는 벤젠과 메탄올의 용액이다.

Suggested Reading

  1. Bertrand, Gary L., and Claude Treiner. "Raoult's law as applied to binary solvent mixtures." Journal of solution chemistry 13, no. 1 (1984): 43-49.
  2. Raoult, F. M. "General law of the vapor pressure of solvents." Comptes Rendus 104 (1887): 1430-3.