Chiarimenti sulla legge di Raoult

Rosanna ha scritto:
Salve prof., un po’ di tempo fa le avevo chiesto dei chiarimenti riguardo la legge di Raoult. Non riesco a capire perché ciascuna delle specie chimiche presenti in soluzione contribuisce alla formazione di un vapore, e il suo contributo è proporzionale alla frazione di molecole che occupano la superficie della soluzione. In particolare perché bisogna prendere in considerazione la frazione molare?
Grazie in anticipo.

Rispondo così:

La legge di Raoult è una legge sperimentale che è stata ottenuta

• misurando a una determinata temperatura la pressione di vapore totale di un sistema formato da due liquidi volatili completamente miscibili,
• analizzando la fase gassosa sovrastante la miscela liquida al fine di determinare la quantità di vapore generata da ciascuno dei due liquidi,
• applicando la legge di Dalton delle pressioni parziali per ricavare la pressione parziale di ciascuno dei vapori nella fase gassosa sovrastante la miscela liquida.

La legge di Dalton afferma chela pressione totale esercitata da una miscela di gas ideali è uguale alla somma delle pressioni parziali che sarebbero esercitate dai gas se fossero presenti da soli in un eguale volume. Applicando l’equazione di stato dei gas ideali a ciascuno dei gas presenti nella miscela si può dimostrare che la pressione parziale p_i di ciascuno di essi corrisponde a

p_i = (n_i/n_tot) · P

dove P è la pressione totale della miscela gassosa e n_i/n_tot è proprio la frazione molare del gas i preso in considerazione.

Se, come negli esperimenti di Raoult, i componenti della miscela liquida sono entrambi liquidi volatili, mi sembra legittimo ipotizzare che entrambi contribuiscano a generare la fase vapore sovrastante la miscela liquida e che il contributo di ciascuno di essi aumenti all’aumentare della sua concentrazione nella miscela liquida. Se poi tieni presente che la frazione molare è un modo di esprimere la concentrazione e che l’evaporazione di un liquido è un processo che interessa soltanto la superficie del liquido, puoi capire l’affermazione “…ciascun contributo è proporzionale alla frazione di molecole che occupano la superficie della soluzione”.

Spero di aver chiarito i tuoi dubbi…