12.8 : تخفيض ضغط البخار

بعض خواص المحاليل تعتمد على نوع المذاب. محلول مائي من حمض الهيدروكلوريك يحول ورقة أس هيدروجيني pH"إلى اللون الأحمر،بينما محلول هيدروكسيد الصوديوم يحولها إلى اللون الأزرق. تعتمد الخواص الأخرى للمحاليل،فقط على التركيز أو عدد جسيمات المذاب،بدل اعتمادها على نوع المذاب.

وتسمى هذه الخواص التجميعية. ومن تلك الخواص،ضغط البخار لمحلول معين. ضغط البخار لسائل معين،هو ضغط الغاز فوق السائل الذي ينتج عن التبخر،عندما يكون السائل والغاز في حالة توازن ديناميكي داخل حاوية مغلقة.

ضغط البخار للمحلول يكون دائمًا أقل من ضغط البخار للمذيب النقي. لنتأمل محلولًا مكونًا من مذاب غير متطاير،وهو مذاب لا يمكن قياس ضغط بخاره،أضيف إلى مذيب متطاير. في المذيب النقي،يتألف سطح السائل بأكمله من جسيمات المذيب.

بعض هذه الجسيمات تتحول إلى الحالة الغازية لتكون البخار،في حين تتكاثف بعض جزيئات الغاز التي فوقها لتعود إلى حالة السيولة. عندما يتساوى معدل التبخر مع معدل التكثيف،يتحقق توازن ديناميكي. أما في المحلول،فتوجد على سطح السائل جسيمات من المذاب وأخرى من المذيب.

لذا لا يتمكن سوى عدد قليل من جسيمات المذيب السطحي من التبخر. يتناقص معدل التكثيف،لإعادة تكوين التوازن الديناميكي،مع تضاؤل معدل التبخر،وقد انخفض الآن تركيز جسيمات المذيب في الحالة الغازية. ضغط البخار لمحلول ما يمكن حسابه باستخدام قانون راؤول الذي ينص على،أن الضغط الجزئي لمحلول يساوي الكسر المولي للمذيب،chi،مضروبًا في ضغط بخار المذيب النقي،P naught.

على سبيل المثال،محلول يحتوي على 1.5 مول من مذاب غير متطاير،مثل غليسرول و 3.5 مول من الماء عند درجة 25 مئوية. الكسر المولي للمحلول هو 0.70،وضغط البخار للماء النقي هو 23.8 تور. ضغط البخار للمحلول،يمكن حسابه باستخدام قانون راؤول،ليكون 16.7 تور،ما يعادل 70%من ضغط البخار للمذيب النقي.

معادلة انخفاض ضغط البخار،ΔP،يمكن اشتقاقها كذلك من قانون راؤول. بما أن الكسر المولي للمذيب يساوي واحد مطروحًا منه الكسر المولي للمذاب،يمكن استبداله في قانون راؤول. يمكن استخدام هذا لتكوين معادلة يتناسب فيها انخفاض ضغط البخار طرديًا مع الكسر المولي للمذاب.

بالعودة إلى المثال السابق،الكسر المولي للمذاب هو 1 مطروحًا منه الكسر المولي للمذيب. بتعويض القيمة،يكون الكسر المولي للمذاب 0.3. إذا علمنا أن ضغط البخار للماء النقي هو 23.8 تور،يكون انخفاض ضغط البخار يحسب ليكون 7.14 تور.

بإضافة ΔP،وضغط البخار للمحلول،نحصل على ضغط البخار للمذيب النقي.