Τι είναι η Ιδανική Λύση;

Στη χημεία, ιδανική λύση είναι ένα μείγμα που ακολουθεί το νόμο του Raoult, ο οποίος δηλώνει ότι η τάση ατμών πάνω από ένα διάλυμα είναι ευθέως ανάλογη με το μοριακό κλάσμα του διαλύτη. Μια μείωση της τάσης ατμών παρατηρείται συνήθως σε μείγματα διαλυτών και μη πτητικών διαλυμένων ουσιών ή ουσιών διαλυμένων σε έναν διαλύτη. Ένα ιδανικό διάλυμα παρόμοιων ενώσεων μπορεί να χρησιμοποιήσει διαφορές πτητικότητας για να διαχωρίσει τις ενώσεις με κλασματική απόσταξη.

Τα υγρά εξατμίζονται και συμπυκνώνονται συνεχώς. Ένα σε ένα ανοιχτό δοχείο τοποθετημένο σε ένα κλειστό σύστημα θα εξατμιστεί έως ότου οι ρυθμοί συμπύκνωσης από αέριο σε υγρό και εξάτμισης από υγρό σε αέριο εξισωθούν. Το υγρό βρίσκεται τότε σε ισορροπία με τους ατμούς του. Η τάση ατμών είναι το μέρος της συνολικής πίεσης που οφείλεται στο εξατμισμένο υγρό. Η τάση ατμών ενός ιδανικού διαλύματος είναι ένα μέτρο των συγκεντρώσεων των μορίων στο διάλυμα.

Ο νόμος του Raoult ακολουθείται από τα περισσότερα αραιά διαλύματα. Εάν η διαλυμένη ουσία και ο διαλύτης είναι ανόμοια, παρατηρούνται σημαντικές διακυμάνσεις από το ιδανικό καθώς αυξάνονται οι συγκεντρώσεις διαλυμένης ουσίας. Όταν η διαλυμένη ουσία είναι μη πτητική, η τάση ατμών του διαλύτη στην πραγματικότητα μειώνεται καθώς αυξάνονται οι συγκεντρώσεις της διαλυμένης ουσίας. Αυτό το φαινόμενο, που ονομάζεται μείωση της πίεσης ατμών, δεν εμφανίζεται σε διαλύματα που είναι ιδανικά.

Οι ιδιοκτήτες αυτοκινήτων επωφελούνται από τη μείωση της πίεσης ατμών προσθέτοντας αιθυλενογλυκόλη στο νερό στο ψυγείο. Η χαμηλότερη τάση ατμών διατηρεί περισσότερο από το μείγμα ως υγρό και λιγότερο ως αέριο. Αυτό βοηθά στην πρόληψη της υπερθέρμανσης του αυτοκινήτου, καθώς το περιεχόμενο του ψυγείου πρέπει να είναι υγρό για να ψύχει αποτελεσματικά τον κινητήρα.

Παρόμοιες ενώσεις, όπως αυτές που βρίσκονται συχνά στα προϊόντα πετρελαίου, μπορούν να διαχωριστούν με βάση το νόμο του Raoult. Το πιο πτητικό συστατικό θα έχει υψηλότερη μερική πίεση και θα αποσταχθεί πιο γρήγορα σε μια στήλη απόσταξης. Σε αυτή τη στήλη, καθώς προστίθεται θερμότητα στο μείγμα, τα πιο πτητικά συστατικά σβήνουν πρώτα. Το περιεχόμενο της φιάλης απόσταξης συγκεντρώνεται στο δεύτερο συστατικό.

Με τη σταδιοποίηση των σταδίων απόσταξης, είναι δυνατό ένα σχεδόν τέλειο σχήμα διαχωρισμού. Σε μια στήλη κλασματοποίησης, ένα στερεό υλικό πλήρωσης χρησιμεύει ως ένα πλήθος μικρών θέσεων συμπύκνωσης/εξάτμισης. Κάθε μικρό κέρδος σε υψόμετρο στον πύργο γίνεται ένα σημείο ισορροπίας μεταξύ των συγκεντρώσεων ατμού και αερίου της διαλυμένης ουσίας και του διαλύτη. Στην πράξη, τα πιο πτητικά υλικά συγκεντρώνονται περισσότερο καθώς ανεβαίνουν στον πύργο. Τα μείγματα που συγκεντρώνονται στον διαλύτη αφαιρούνται από τον πυθμένα της στήλης.