Problema de ejemplo de la ley de Raoult - Mezcla volátil

Este problema de ejemplo demuestra cómo usar la Ley de Raoult para calcular la presión de vapor de dos soluciones volátiles mezcladas.

Ejemplo de la ley de Raoult

¿Cuál es la presión de vapor esperada cuando 58.9 g de hexano (C_{6 6}H₁₄) se mezcla con 44.0 g de benceno (C_{6 6}H_{6 6}) a 60.0 ° C?
Dado:
La presión de vapor de hexano puro a 60 ° C es 573 torr.
La presión de vapor de benceno puro a 60 ° C es de 391 torr.

Solución

La Ley de Raoult se puede utilizar para expresar las relaciones de presión de vapor de soluciones que contienen solventes tanto volátiles como no volátiles..

La Ley de Raoult se expresa mediante la ecuación de presión de vapor:
PAG_solución = Χ_solventePAG^{0 0}_solvente
dónde
PAG_solución es la presión de vapor de la solución
Χ_solvente es la fracción molar del solvente
PAG^{0 0}_solvente es la presión de vapor del solvente puro
Cuando se mezclan dos o más soluciones volátiles, cada componente de presión de la solución mezclada se agrega para encontrar la presión de vapor total.
PAG_Total = P_{solución A} + PAG_{solución B} +...
Paso 1 - Determine el número de moles de cada solución para poder calcular la fracción molar de los componentes.
De la tabla periódica, las masas atómicas de los átomos de carbono e hidrógeno en hexano y benceno son:
C = 12 g / mol
H = 1 g / mol

Usa los pesos moleculares para encontrar el número de moles de cada componente:
peso molar

de hexano = 6 (12) + 14 (1) g / mol
peso molar de hexano = 72 + 14 g / mol
peso molar de hexano = 86 g / mol
norte_hexano = 58.9 g x 1 mol / 86 g
norte_hexano = 0,685 mol
peso molar de benceno = 6 (12) + 6 (1) g / mol
peso molar de benceno = 72 + 6 g / mol
peso molar de benceno = 78 g / mol
norte_benceno = 44.0 g x 1 mol / 78 g
norte_benceno = 0.564 mol
Paso 2 - Encuentra la fracción molar de cada solución. No importa qué componente use para realizar el cálculo. De hecho, una buena manera de verificar su trabajo es hacer el cálculo tanto para el hexano como para el benceno y luego asegurarse de que sumen 1.
Χ_hexano = n_hexano/(norte_hexano + norte_benceno)
Χ_hexano = 0.685 / (0.685 + 0.564)
Χ_hexano = 0.685 / 1.249
Χ_hexano = 0,548
Como solo hay dos soluciones presentes y la fracción molar total es igual a una:
Χ_benceno = 1 - Χ_hexano
Χ_benceno = 1 - 0.548
Χ_benceno = 0,452
Paso 3 - Encuentre la presión de vapor total conectando los valores en la ecuación:
PAG_Total = Χ_hexanoPAG^{0 0}_hexano + Χ_bencenoPAG^{0 0}_benceno
PAG_Total = 0.548 x 573 torr + 0.452 x 391 torr
PAG_Total = 314 + 177 torr
PAG_Total = 491 torr

Responder:

La presión de vapor de esta solución de hexano y benceno a 60 ° C es 491 torr.