Ce este o soluție ideală?

În chimie, o soluție ideală este un amestec care urmează legea lui Raoult, care afirmă că presiunea vaporilor deasupra unei soluții este direct proporțională cu fracția molară a solventului. O scădere a presiunii vaporilor se observă în mod obișnuit în amestecurile de solvenți și substanțe dizolvate nevolatile sau substanțe dizolvate într-un solvent. O soluție ideală de compuși similari poate folosi diferențele de volatilitate pentru a separa compușii prin distilare fracțională.

Lichidele se vaporizează și se condensează continuu. Unul dintr-un recipient deschis plasat într-un sistem închis se va vaporiza până când ratele de condensare de la gaz la lichid și de vaporizare de la lichid la gaz sunt egale. Lichidul este apoi în echilibru cu vaporii săi. Presiunea de vapori este partea din presiunea totală datorată lichidului vaporizat. Presiunea de vapori a unei soluții ideale este o măsură a concentrațiilor moleculelor din soluție.

Legea lui Raoult este urmată de majoritatea soluțiilor diluate. Dacă soluția și solventul sunt diferite, se observă variații semnificative față de un ideal pe măsură ce concentrațiile de solut cresc. Atunci când substanța dizolvată este nevolatilă, presiunea de vapori a solventului este de fapt scăzută pe măsură ce concentrația de substanță dizolvată crește. Acest efect, numit scădere a presiunii de vapori, nu apare în soluții care sunt ideale.

Proprietarii de mașini profită de scăderea presiunii vaporilor adăugând etilenglicol în apa din calorifer. Presiunea mai scăzută a vaporilor menține mai mult din amestec ca lichid și mai puțin ca gaz. Acest lucru ajută la prevenirea supraîncălzirii mașinii, deoarece conținutul radiatorului trebuie să fie lichid pentru a răci eficient motorul.

Compuși similari, cum ar fi cei găsiți adesea în produsele petroliere, pot fi separați pe baza legii lui Raoult. Componenta mai volatilă va avea o presiune parțială mai mare și va distila mai repede într-o coloană de distilare. În această coloană, pe măsură ce se adaugă căldură la amestec, componentele mai volatile fierb mai întâi. Conținutul balonului de distilare se concentrează în al doilea component.

Prin etapizarea etapelor de distilare, este posibilă o schemă de separare aproape perfectă. Într-o coloană de fracţionare, un material de împachetare solid serveşte ca o multitudine de locuri mici de condensare/vaporizare. Fiecare mic câștig de înălțime în turn devine un punct de echilibru între concentrațiile de vapori și gaz de dizolvat și solvent. În practică, materialele mai volatile devin mai concentrate pe măsură ce se ridică în turn. Amestecuri concentrate în solvent sunt îndepărtate de pe fundul coloanei.