حل شونده فرار

یک حل شونده فرار طبق قانون فشارهای جزیی دالتون   P1 + P2 + P3  +…….)= کل(  P می تواند در فاز بخار کسر مولی بیشتری نسبت به آب داشته باشد ودر نقطه جوش پایین تری فشار بخار لازم برای غلبه برفشار هوا وشروع جوشیدن  را ایجاد کند.. در این در این حالت ضمن جوشیدن محلول هم آب بخار میشود وهم حل شونده فرار و چون فشار جزیی ماده فرار بیشتر از آب است کسر مولی آن نیز در فاز بخار بیشتر است  ودمای جوش محلول از دمای جوش آب خالص کمتر واز دمای جوش ماده فرار خالص بیشتر است.

اگرمحلول اتانول و آب درنظر گرفته شود، در اینصورت نقطه شروع جوشیدن از 78 درجه بیشتر مثلا حدود 80 درجه سلسیوس خواهد بود به مرور زمان که محلول می جوشد درصد حل شونده فرار در محلول کم میشود و نقطه جوش بالاتر میرود. در مقایسه نقطه جوش یک محلول آب – اتانولو یک ظرف آب خالص می توان گفت هر درصدی( حتی 10 درصد ) اتانول در آب باشد نقطه جوش محلول زیر 100 درجه سلسیوس  است. ( نقطه جوش آب 100 درجه است، مخلوط آب و اتانول کمتر از100 درجه است.)

P1  =  X1 P⁰ alc                                     P2= X2P⁰  H2o                        X2= 1-X1 ,

ودر نتیجه  P=  X1 P⁰ alc + X2P⁰  H2o  کل  

از این خاصیت برای جداسازی مخلوط آب و الکل در عمل تقطیر جزءبه جزء  استفاده می شود.بطوریکه در آغاز عمل تقطیر الکل که فرارتر بوده وکسر مولی آن در بخار بیشتر است جدا میشود وآن را در ظرف جداگانه جمع آوری می کنیم و سپس درصد الکل رو به کاهش می گذارد . با چند مرتبه عمل تقطیر می توان به خلوص 96% رسید ولی در این درصد مخلوط آب والکل یک محلول آزئوتروپ تشکیل میشود که هر دو ماده با هم می جوشند. .برای گرفتن باقیمانده آب که حدود 4% است باید از یک ماده جاذب آب  استفاده کرد.

لازم به ذکر است که محلولها از نظر نیروهای بین مولکولی حلال – حلال و حل شونده –حل شونده  قبل از انحلال و نیروهای حل شونده – حلال پس از انحلال به سه دسته طبقه بندی می شوند.

الف- محلولهایی که نیروهای بین مولکولی حلال – حلال و حل شونده –حل شونده  قبل از انحلال و نیروهای حل شونده – حلال پس از انحلال مساوی و برابر باشند محلول ایده آل می گویند. این محلول ها از قانون رائول تبعیت می کنند.

بر اساس قانون رائول فشار بخار جزیی هر جزء محلول ایده آل از حاصلضرب کسر مولی آن جزء در فشار بخار خالص آن جزء بدست می آید.

ب- محلول های با انحراف مثبت از قانون رائول:  هرگاه نیروهای بین مولکولی حلال – حلال و حل شونده –حل شونده  قبل از انحلال قویتر از نیروهای حل شونده – حلال پس از انحلال است در نتیجه فشار بخار از آنجه قانون رائول برای محلول ایده ال انتظار دارد بیشتر است .یعنی جاذبه بین مولکولی در اثر عمل انحلال کاهش یافته است .انحلال این گونه مواد در یکدیگر گرماگیر می باشد مثل انحلال کربن دی سولفید در  استون  چنین محلولی را نشان میدهد. انحلال این محلولها با افزایش حجم مخلوط حاصل از انحلال همراه است.

پ- محلول های با انحراف منفی از قانون رائول: در این محلول ها نیروهای بین مولکولی حلال – حلال و حل شونده –حل شونده  قبل از انحلال ضعیف تراز نیروهای حل شونده – حلال پس از انحلال باشد فشار بخار محلول کمتر از آن مقداری است که قانون رائول پیش بینی میکند. این محلولها هنگام اختلاط با کاهش حجم همراه بوده و انحلال گرماده است.مثل انحلال الکل معمولی در آب و همچنین محلول استون – کلروفرم   وعلت آن هم در هر دو مورد تشکیل پیوند  هیدروژنی قوی در حالت محلول است .

لازم به ذکر است نه استون و نه کلروفرم در حالت خالص پیوند هیدروژنی ندارند ولی در حالت محلول با یکدیگر پیوند هیدروژنی برقرار میکنند .( هیدروژن کلروفرم با اکسیژن استن )

توجه : اکثر محلول ها از قانون رائول انحراف دارند .با این وجود حلال در محلول های رقیق عموما رفتار ایده آلی نشان می دهد اما

حل شونده چنین رفتاری را نشان نمی دهد.