LEI DE RAOULT: O QUE É, DESVIOS POSITIVOS E NEGATIVOS - QUÍMICA - 2025

O Raoult foi proposto pelo químico francês François-Marie Raoult em 1887, e serve para explicar o comportamento da pressão de vapor de uma solução de duas substâncias imiscíveis (tipicamente ideais) de acordo com a pressão de vapor parcial de cada componente presente neste.

Existem leis da química que descrevem o comportamento de substâncias em diferentes condições e explicam os fenômenos em que estão envolvidas, valendo-se de modelos matemáticos comprovados cientificamente. A lei de Raoult é uma delas.

François-Marie Raoult

Usando uma explicação baseada nas interações entre as moléculas de gases (ou líquidos) para prever o comportamento das pressões de vapor, esta lei é usada para estudar soluções não ideais ou reais, desde que sejam considerados os coeficientes necessários para corrigir o modelo. matemática e ajustá-la a condições não ideais.

Em que consiste?

A lei de Raoult se baseia no pressuposto de que as soluções envolvidas se comportam de maneira ideal: isso ocorre porque essa lei se baseia na ideia de que as forças intermoleculares entre moléculas diferentes são iguais às que existem entre moléculas semelhantes (que não tão preciso na realidade).

Na verdade, quanto mais próxima a solução estiver da idealidade, mais oportunidade ela terá de atender às características propostas por esta lei.

Esta lei relaciona a pressão de vapor de uma solução com um soluto não volátil, afirmando que será igual à pressão de vapor daquele soluto puro naquela temperatura, multiplicada por sua fração molar. Isso é expresso em termos matemáticos para um único componente da seguinte maneira:

P _i = Pº _i. X _i

Nessa expressão, P _i é igual à pressão de vapor parcial do componente i na mistura de gases, Pº _i é a pressão de vapor do componente i puro e X _i é a fração molar do componente i na mistura.

Da mesma forma, quando existem vários componentes em uma solução e eles atingiram um estado de equilíbrio, a pressão de vapor total da solução pode ser calculada combinando a lei de Raoult com a de Dalton:

P = Pº _A X _A + Pº _B X _B + Pº _C X _c …

Da mesma forma, nas soluções em que apenas um soluto e o solvente estão presentes, a lei pode ser formulada conforme mostrado abaixo:

P _A = (1-X _B) x Pº _A

Desvios positivos e negativos

As soluções que podem ser estudadas com esta lei devem normalmente se comportar de maneira ideal, uma vez que as interações entre suas moléculas são pequenas e permitem que as mesmas propriedades sejam assumidas em toda a solução sem exceção.

No entanto, as soluções ideais são praticamente inexistentes na realidade, então dois coeficientes devem ser incorporados nos cálculos que representam as interações intermoleculares. Estes são o coeficiente de fugacidade e o coeficiente de atividade.

Nesse sentido, os desvios em relação à lei de Raoult são definidos como positivos ou negativos, dependendo dos resultados obtidos à época.

Desvios positivos

Desvios positivos em relação à lei de Raoult ocorrem quando a pressão de vapor da solução é maior do que a calculada pela lei de Raoult.

Isso acontece quando as forças de coesão entre moléculas semelhantes são maiores do que as mesmas forças entre moléculas diferentes. Nesse caso, ambos os componentes vaporizam mais facilmente.

Esse desvio é visto na curva de pressão de vapor como um ponto máximo em uma determinada composição, formando um azeótropo positivo.

O azeótropo é uma mistura líquida de dois ou mais compostos químicos que se comporta como se fosse um único componente e que evapora sem alterar sua composição.

Desvios negativos

Desvios negativos em relação à lei de Raoult ocorrem quando a pressão de vapor da mistura é menor do que o esperado após o cálculo com a lei.

Esses desvios aparecem quando as forças de coesão entre as moléculas da mistura são maiores do que as forças médias entre as partículas dos líquidos em seu estado puro.

Este tipo de desvio gera uma retenção de cada componente em seu estado líquido por forças de atração maiores que as da substância em seu estado puro, pois a pressão parcial do vapor no sistema é reduzida.

Os azeótropos negativos nas curvas de pressão de vapor representam um ponto mínimo e demonstram uma afinidade entre os dois ou mais componentes envolvidos na mistura.

Exemplos

A lei de Raoult é comumente usada para calcular a pressão de uma solução com base em suas forças intermoleculares, comparando os valores calculados com valores reais para concluir se há algum desvio e se deve ser positivo ou negativo. Abaixo estão dois exemplos de uso da lei de Raoult:

Mix básico

A seguinte mistura, composta de propano e butano, representa uma aproximação da pressão de vapor, e podemos supor que ambos os componentes se encontram em proporções iguais (50-50), a uma temperatura de 40 ºC:

X _propano = 0,5

Pº _propano = 1352,1 kPa

X _butano = 0,5

Pº _butano = 377,6 kPa

É calculado com a lei de Raoult:

_Mistura P = (0,5 x 377,6 kPa) + (0,5 x 1352,1 kPa)

Pelo que:

_Mistura P = 864,8 kPa

Mistura binária com soluto não volátil

Às vezes acontece que o soluto na mistura não é volátil, então a lei é usada para entender o comportamento da pressão de vapor.

Dada uma mistura de água e açúcar em proporções de 95% e 5%, respectivamente, e em condições normais de temperatura:

X _água = 0,95

Pº _água = 2,34 kPa

_Açúcar X = 0,05

Pº _açúcar = 0 kPa

É calculado com a lei de Raoult:

_Mistura P = (0,95 x 2,34 kPa) + (0,05 x 0 kPa)

Pelo que:

_Mistura P = 2,22 kPa

É evidente que houve uma depressão na pressão de vapor da água devido às forças intermoleculares.

Referências

1. Anne Marie Helmenstine, P. (nd). Definição da Lei de Raoult. Obtido em Thoughtco.com
2. ChemGuide. (sf). Lei de Raoult e solutos não voláteis. Obtido em chemguide.co.uk
3. LibreTexts. (sf). Lei de Raoult e misturas ideais de líquidos. Obtido em chem.libretexts.org
4. Neutrium. (sf). Lei de Raoult. Obtido em neutrium.net
5. Wikipedia. (sf). Lei de Raoult. Obtido em en.wikipedia.org