Kí ni òfin Raoult nínú ìmọ̀-ẹ̀rọ Kemistri?
Nínú kẹ́mísírì, pàápàá jùlọ nínú ìkẹ́kọ̀ọ́ àwọn omi àti àwọn ànímọ́ ara ti àwọn àdàpọ̀, èrò pàtàkì kan wà tí a sábà máa ń lò láti ṣàlàyé bí ìfúnpá afẹ́fẹ́ ti ohun kan ṣe ń yípadà nígbà tí a bá dapọ̀ mọ́ ohun mìíràn. Èrò yìí ni a mọ̀ sí Òfin Raoult. Òfin yìí ni ìpìlẹ̀ fún òye onírúurú ìṣẹ̀lẹ̀ ojoojúmọ́ àti àwọn ìlànà iṣẹ́ ilé-iṣẹ́, bíi ṣíṣe òórùn dídùn, ìwẹ̀nùmọ́ ọtí, àti àwọn ìlànà iṣẹ́ ti ìfọ́mọ́. Àpilẹ̀kọ yìí yóò jíròrò ìtumọ̀ Òfin Raoult, ìlànà rẹ̀, àpẹẹrẹ ìlò rẹ̀, àwọn ipò tí ó wà lábẹ́ rẹ̀, àti àwọn ààlà rẹ̀.
Lílóye Òfin Raoult
Òfin Raoult jẹ́ òfin kan tí ó sọ pé ìfúnpá afẹ́fẹ́ díẹ̀ ti èròjà kan nínú omi pípé jẹ́ ìwọ̀n tó bá ìpín moolu ti èròjà náà mu nínú omi náà. Onímọ̀-ẹ̀rọ ará Faransé, François-Marie Raoult, ló kọ́kọ́ dábàá òfin yìí ní ìparí ọ̀rúndún kọkàndínlógún nígbà tí ó ń kẹ́kọ̀ọ́ nípa àwọn ànímọ́ omi náà.
Ní ṣókí, òfin Raoult ran lọ́wọ́ láti dáhùn ìbéèrè náà: "Tí a bá da omi kan pọ̀ mọ́ ohun mìíràn, báwo ni agbára omi náà ṣe ń yípadà?" Ìdáhùn náà: agbára omi náà yóò dínkù gẹ́gẹ́ bí ìwọ̀n omi náà ṣe wà nínú àdàpọ̀ náà.
Fọ́múlá Òfin Raoult
Fún ojútùú tó dára jùlọ tó ní àwọn èròjà méjì (fún àpẹẹrẹ A àti B), a lè kọ òfin Raoult síbí:
\[
P_A = X_A \cdot P_A^0
\]
Alaye:
– \( P_A \) = titẹ oru apa kan ti paati A ninu ojutu
– \( X_A \) = ìpín moolu ti eroja A ninu ojutu
– \( P_A^0 \) = titẹ oru ti paati mimọ A (ni iwọn otutu kanna)
Tí ó bá jẹ́ pé nínú omi kan, àwọn èròjà méjì ló máa ń yí padà (tó máa ń yọ́ ní ìrọ̀rùn), a ó máa sọ gbogbo ìwọ̀n èéfín omi náà gẹ́gẹ́ bí:
\[
P_{lapapọ} = P_A + P_B = X_A \cdot P_A^0 + X_B \cdot P_B^0
\]
Nítorí náà, gbogbo ìfúnpá afẹ́fẹ́ ti ojutu naa jẹ́ àròpọ̀ ìfúnpá afẹ́fẹ́ díẹ̀ ti apakan paati kọọkan.
Èrò Ìpín Mole nínú Òfin Raoult
Ìpín mólé ni ìpíndọ́gba iye mólé ti èròjà kan sí àpapọ̀ iye mólé ti gbogbo èròjà nínú omi. Fọ́múlá náà ni:
\[
X_A = \frac{n_A}{n_A + n_B}
\]
Alaye:
– \( n_A \) = iye awọn moles ti paati A
– \( n_B \) = iye awọn moles ti paati B
Ìpín mólú náà ní iye tó wà láàrín 0 àti 1 nígbà gbogbo. Tí ìpín mólú náà bá ga, ipa rẹ̀ nínú ìfúnpá òórùn omi náà tún pọ̀.
Àpẹẹrẹ ti Ìṣirò Òfin Raoult
Fún àpẹẹrẹ, a máa ń fi àwọn èròjà A (solvent) àti B (solute tí kò ṣeé yí padà) ṣe ojútùú kan. A mọ̀ pé:
– \( X_A = 0{,}7 \)
– \( P_A^0 = 100 \) mmHg
Lẹ́yìn náà, ìwọ̀n afẹ́fẹ́ díẹ̀ ti A nínú omi náà ni:
\[
P_A = X_A \cdot P_A^0 = 0{,}7 \cdot 100 = 70 \text{ mmHg}
\]
Èyí túmọ̀ sí wípé ìfúnpá afẹ́fẹ́ ti solvent A dínkù láti 100 mmHg (nígbà tí ó bá jẹ́ mímọ́) sí 70 mmHg lẹ́yìn tí a bá ti dapọ̀ mọ́ solvent náà.
Tí B bá tún jẹ́ oníyípadà, fún àpẹẹrẹ \( X_B = 0{,}3 \) àti \( P_B^0 = 50 \) mmHg:
\[
P_B = 0{,}3 \cdot 50 = 15 \text{ mmHg}
\]
Nitorinaa apapọ titẹ eefin ti ojutu naa jẹ:
\[
P_{lapapọ} = 70 + 15 = 85 \text{ mmHg}
\]
Àjọṣepọ̀ láàrín Òfin Raoult àti Ìdínkù Ìfúnpá Afẹ́fẹ́
Ọ̀kan lára àwọn ohun tí a lè lò jùlọ nínú òfin Raoult ni láti ṣàlàyé ìdínkù nínú ìfúnpá afẹ́fẹ́ nígbà tí a bá fi omi tí kò lè yípadà kún omi tí ó lè yípadà. Nítorí pé omi tí kò lè yípadà kò fa ìfúnpá afẹ́fẹ́, ìfúnpá afẹ́fẹ́ ti omi náà kéré sí ti omi tí ó mọ́.
Ní ìṣe, nígbà tí ojú omi kan bá “kún” pẹ̀lú àwọn èròjà ìpara omi, iye àwọn molecule ìpara omi tí ó lè sá lọ sínú ìpele gáàsì máa ń dínkù. Nítorí náà, ìfúnpá omi náà máa ń dínkù. Ìṣẹ̀lẹ̀ yìí ni ìpìlẹ̀ fún àwọn ànímọ́ ìpara omi ti àwọn èròjà, bíi:
- idinku ninu titẹ oru
- igbega aaye gbigbona
- ibanujẹ aaye didi
- titẹ osmotic
Àwọn Ìlànà fún Lílo Òfin Raoult (Ojútùú Tó Dáadáa)
Kì í ṣe gbogbo àwọn ìdáhùn ló tẹ̀lé Òfin Raoult dáadáa. Òfin yìí ló wúlò jù fún àwọn ìdáhùn tó dára jùlọ, pàápàá àwọn ìdáhùn tó bá àwọn ìlànà wọ̀nyí mu:
1. Agbára ìfàmọ́ra láàárín àwọn molecule tí ó jọra àti àwọn tí ó yàtọ̀ síra fẹ́rẹ̀ẹ́ jọra.
Fún àpẹẹrẹ, àwọn agbára láàárín A–A, B–B, àti A–B dọ́gba díẹ̀.
2. Ko si isesi kemikali kankan ti o waye laarin awọn eroja ti o wa ninu ojutu naa.
3. Ṣíṣe àdàpọ̀ kò fa ìyípadà pàtàkì nínú ìwọ̀n.
4. Iwọn otutu ti o duro nigbagbogbo (titẹ afẹfẹ da lori iwọn otutu pupọ, nitorinaa awọn iṣiro ni a ṣe ni iwọn otutu kanna).
Àpẹẹrẹ àwọn ojútùú tó ń sún mọ́ ìdàgbàsókè ni àwọn àdàpọ̀ àwọn nǹkan tó ní ìrísí àti ìpìlẹ̀ tó jọra, fún àpẹẹrẹ àwọn àdàpọ̀ hydrocarbons kan.
Àwọn ìyàtọ̀ láti inú òfin Raoult
Ní ìṣe, ọ̀pọ̀lọpọ̀ ojútùú gidi ló yà kúrò nínú Òfin Raoult. Àwọn ìyàtọ̀ wọ̀nyí ni a pín sí:
1. Ìyàtọ̀ Rere
Ó máa ń ṣẹlẹ̀ nígbà tí gbogbo ìfúnpọ̀ omi ìtúpalẹ̀ omi bá pọ̀ ju bí òfin Raoult ṣe sọ tẹ́lẹ̀ lọ. Èyí túmọ̀ sí wípé ìbáṣepọ̀ láàárín àwọn molecule tó yàtọ̀ síra (A–B) jẹ́ aláìlera ju àwọn molecule tó jọra (A–A tàbí B–B). Àwọn molecule máa ń gbẹ lọ́nà tó rọrùn, èyí sì máa ń mú kí ìfúnpọ̀ omi ìtúpalẹ̀ náà pọ̀ sí i. Àpẹẹrẹ kan tó wọ́pọ̀ ni pé: àdàpọ̀ ethanol àti omi ní àwọn àkójọpọ̀ kan máa ń fi ìwà yìí hàn, ó sì lè ṣẹ̀dá azeotrope.
2. Ìyàtọ̀ Odi
Ó máa ń ṣẹlẹ̀ nígbà tí gbogbo ìfúnpá afẹ́fẹ́ bá kéré sí bí a ṣe sọ tẹ́lẹ̀ nínú Òfin Raoult. Èyí máa ń ṣẹlẹ̀ nígbà tí àwọn agbára ìfàmọ́ra A–B bá lágbára sí i, nítorí náà àwọn molecule náà “wà ní ìdúró” ní ìpele omi, wọn kò sì ní lè gbẹ. Fún àpẹẹrẹ, àdàpọ̀ acetone àti chloroform fi ìyàtọ̀ odi hàn nítorí ìbáṣepọ̀ tó lágbára (fún àpẹẹrẹ, àwọn ìsopọ̀ hydrogen).
Ipa ti Ofin Raoult ninu Distillation ati Industry
Òfin Raoult ṣe pàtàkì nínú ṣíṣe àgbékalẹ̀ àwọn ìlànà fún yíyà àwọn àdàpọ̀ omi sọ́tọ̀, pàápàá jùlọ ìfọ́ omi. Ìfọ́ omi ń lo ìyàtọ̀ nínú ìyípadà àwọn èròjà. Nípa lílóye ìwọ̀n ìfúnpá afẹ́fẹ́ díẹ̀ ti èròjà kọ̀ọ̀kan, àwọn onímọ̀ sáyẹ́ǹsì àti àwọn onímọ̀ ẹ̀rọ lè sọ àsọtẹ́lẹ̀ ìṣẹ̀dá afẹ́fẹ́ tí a ṣe lókè omi náà.
Awọn ohun elo gidi pẹlu:
– ìwẹ̀nùmọ́ ọtí nínú ohun mímu àti ilé iṣẹ́ oògùn
– iṣiṣẹ epo nipasẹ distillation ida
– ṣíṣe àwọn òórùn dídùn àti àwọn èròjà tó ní í ṣe pẹ̀lú àdàpọ̀ àwọn ohun tó ń yí padà
– imọ-ẹrọ kemikali ninu awọn iṣiro iwọntunwọnsi omi-omi
Àwọn Ààlà Òfin Raoult
Bó tilẹ̀ jẹ́ pé ó wúlò gan-an, òfin Raoult ní àwọn ààlà díẹ̀, èyí ni:
– kò péye fún àwọn ojútùú pẹ̀lú ìbáṣepọ̀ tó lágbára (fún àpẹẹrẹ àwọn ojútùú elekitiroli, àwọn ojútùú pẹ̀lú àwọn ìdè hydrogen tó lágbára)
– kò yẹ fún àwọn ìfọ́síwájú gíga nínú àwọn ètò tí kò dára
– kò le ṣàlàyé ìṣe àwọn ojútùú tí ó ń ṣe àwọn azeotropes láìsí àwọn èrò afikún (fún àpẹẹrẹ àwọn iye ìṣiṣẹ́)
Ní ọ̀pọ̀lọpọ̀ ìgbà, àwọn onímọ̀ sáyẹ́ǹsì máa ń lo àwọn àtúnṣe bíi àwọn ìṣọ̀kan iṣẹ́ (nínú àwọn èròjà thermodynamics solution) láti jẹ́ kí àsọtẹ́lẹ̀ péye sí i.
Ipari
Òfin Raoult jẹ́ ìlànà pàtàkì nínú kẹ́mísírì omi tó sọ pé ìwọ̀n ìfúnpọ̀ omi díẹ̀ nínú èròjà kan nínú omi tó dára jẹ́ ìwọ̀n tààrà sí ìpín móólù rẹ̀. Òfin yìí gbà wá láyè láti lóye ìdínkù ìwọ̀n ìfúnpọ̀ omi, láti sọ àsọtẹ́lẹ̀ àpapọ̀ ìwọ̀n ìfúnpọ̀ omi, àti láti ṣàlàyé onírúurú ìlànà ìyàsọ́tọ̀ bíi ìfọ́mọ́. Síbẹ̀síbẹ̀, òfin yìí yẹ fún àwọn ojutuu tó dára jùlọ, a sì lè yà kúrò nínú àwọn ojutuu gidi pẹ̀lú àwọn ìbáṣepọ̀ molíkúlù tó lágbára tàbí tó díjú.
Tí o bá fẹ́, mo tún lè ṣe ìrànlọ́wọ́ láti ṣẹ̀dá àtúnṣe àpilẹ̀kọ náà tí ó rọrùn fún àwọn ọmọ ilé-ẹ̀kọ́ girama/gíga, tàbí àtúnṣe tí ó jinlẹ̀ síi pẹ̀lú ìjíròrò àwọn ìṣọ̀kan iṣẹ́ àti àwọn àwòrán ìpele.
