Çözeltilerin Buhar Basınçları (Raoult Yasası) Kaynama Sıcaklıkları Ve Damıtma

[akmancı]

ÇÖZELTİLERİN BUHAR BASINÇLARI (RAOULT YASASI) KAYNAMA SICAKLIKLARI ve DAMITMA

 

Herhangi bir çözeltide buhar basıncı bileşenlerin buhar basınçları toplamına eşittir.Gerek buhar fazında ve gerekse sıvı fazda ideal bir karışım özelliği gösteren sistemlerde kısmi buhar basınçları, Dalton’un kısmi basınçlar yasası ve RAOULT YASASI ile hesaplanabilir.

Örneğin havası boşaltılmış bir kap içinde iki bileşenli bir sıvı-sıvı karışımı alalım.Sıvı-buhar dengesi kurulduğunda buhar fazındaki mol kesirleri y1 ve y2, sıvı fazdaki mol kesirleri ise x1 ve x2 olsun.Buhar fazının ideal gaz gibi davrandığını düşünerek, bu fazdaki mol kesirleri ile toplam basıncın çarpımından Dalton yasasına göre kısmi buhar basınçları (10.8.1) ve (10.8.2) denklemleriyle hesaplanır.Çözeltinin toplam buhar basıncı ise, kısmı basınçların toplamı olarak yine Dalton yasasına göre

 

p=p1 + p2 (10.8.5)

şeklinde hesaplanır.






Aynı kısmi buhar basınçları sıvı fazın bileşimine bağlı olarak da hesaplanabilir.François RAOULT’un 1886 yılında ortaya koyduğu ve kendi adıyla anılan RAOULT yasasına göre,sıvı fazdaki bileşenlerin kısmi buhar basınçları;o bileşenlerin aynı sıcaklık ve saf haldeki buhar basınçlarıyla sıvı fazdaki mol kesirlerinin çarpımı olarak (10.8.3) ve (10.8.4) denklemlerinden hesaplanabilir.Her iki yoldan bulunan kısmi basınçlar aynı değeri vereceğinden Dalton ve RAOULT denklemlerinin birbirine eşitlenmesiyle sıvı fazın bileşimi buhar fazının bileşimine,


py1=p01 x1=p1 (10.8.6)


py2=p02 x2=p2 (10.8.7)

 

eşitlikleriyle bağlanır.Eğer, sıvı fazın bileşimi belli ise buhar fazının bileşimi veya buhar fazının bileşimi belli ise sıvı fazın bileşimi bu denklemlerden bulunur.

Dalton yasasına göre (10.8.5) eşitliğinde verilen toplam basınç bağıntısında kısmi basınçlar yerine RAOULT yasasından değerleri yazılırsa, x1 + x2=1 olduğundan

 

p=p01 x1 + p02 x2 (10.8.

 

p=p01(1-x2 )+ p02 x2 (10.8.9)

 

p=p01 +(p02 – p01) x2 (10.8.10)

 

eşitliği elde edilir.Bu eşitlik;kayması p01, eğimi ise (p02 – p01) olan ve toplam basıncının 2. bileşenin mol kesri ile değişimini veren bir doğru denklemidir.Diğer yandan,RAOULT yasasına göre yazılan kısmi basınçlar da eğimi p01 ve p02 olan, kısmi basınçları çözeltideki mol kesirlerine bağlanan ve merkezden geçen doğru denklemleridir.Bu denklemlerin sabit sıcaklıktaki doğruları şekil 10.8.2‘de görülmektedir.Eğer, toplam basınç, y2=p02 x2 /p bağıntısından hesaplanabilen buhar fazının bileşimine karşı grafiğe geçirilirse şekil 10.8.2’de görülen eğri elde edilir.Bu, p=f (x2,y2) diyagramı şekil 8.8.1’de görülen aygıt yardımıyla belirlenebilir.Buhar fazının bileşimine göre çizilen toplam basınç eğrisi, sıvı fazın bileşimine göre çizilen toplam basınç eğrisinin altından gider.İki eğri arasında doygun sıvı ile doygun buhardan oluşan heterojen bir karışım vardır.Alttaki eğri doygun buharı,üstteki doğru ise doygun sıvıyı simgeleyen noktaların geometrik yerleridir.Şekil 10.8.2’den görüleceği üzere 2. bileşeni mol kesrinin 0.35 olduğu bir sıvı karışımın dengede olduğu buharda 2. bileşenin mol kesri 0.50’dir.Öyleyse, karışım üzerindeki buhar alınıp yoğunlaştırılsa mol kesri 0.35 olan ilk sıvı karışımdan 2. bileşence zengin ve mol kesri 0.50 olan yeni bir sıvı karışımı elde edilecektir.Aynı sıcaklıktaki bu yeni sıvı karışımda buharı ile dengeye getirilirse yine mol kesri 0.50 olan bu 2. sıvı faza göre daha zengin ve mol kesri 0.63 olan bir buhar fazı elde edilecektir.Benzer işlemler ardarda sürdürülerek saf haldeki 2. bileşene şekil 10.8.2’deki basamaklarla ulaşılır.Buhar fazın 2.bileşence sıvı faza göre daha zengin olması;2.bileşenin daha uçucu olmasından kaynaklanmaktadır.Aynı sıcaklıkta saf haldeki buhar basıncı diğerine göre büyük olan bileşen daha uçucudur.