hukum Raoult menyatakan bahwa tekanan uap pelarut di atas solusi adalah sama dengan tekanan uap pelarut murni pada suhu yang sama skala oleh fraksi mol dari pelarut yang: PSolution= Xsolvent Psolvent pengantar Pada tahun 1880an! ahli kimia Peran"is #ran$ois%arie Raoult menemukan bahwa ketika ketika suatu &at terlarut dalam suatu larutan! tekanan uap larutan umumnya akan menurun' Pengamatan ini tergantung pada dua variabel:
fraksi mol (umlah terlarut hadir &at terlarut dan tekanan uap asli )pelarut murni*' Pada temperatur tertentu untuk padat tertentu atau "air! ada tekanan di mana uap yang terbentuk di atas substansi berada dalam keseimbangan keseimbangan yang dinamis dengan bentuk "air atau padat' +ni adalah tekanan uap dari &at pada suhu tersebut' Pada kesetimbangan! kesetimbangan! tingkat di mana menguap padat atau "air adalah sama dengan tingkat bahwa gas kondensasi kembali ke bentuk aslinya' Semua padatan dan "airan memiliki tekanan uap! dan tekanan ini konstan terlepas dari berapa banyak substansi hadir' +deal vs ,on +deal Solusi -ukum Raoult hanya beker(a untuk solusi yang ideal' .Sebuah solusi yang ideal menun(ukkan menun(ukkan karakteristik pen"ampuran termodinamika identik dengan "ampuran gas ideal /ke"uali solusi yang ideal memiliki interaksi antarmolekul sama dengan orangorang dari komponen murni'. Seperti banyak konsep lain dieksplorasi dalam 2imia! -ukum Raoult hanya berlaku di bawah kondisi ideal dalam solusi ideal' ,amun! masih beker(a "ukup baik untuk pelarut dalam larutan en"er' 3alam kenyataannya! penurunan tekanan uap akan lebih besar dari itu dihitung dengan -ukum Raoult untuk solutions'4 sangat en"er
5ambar 0: perilaku nonideal positif dari tekanan uap dari larutan berikut -ukum -enry pada konsentrasi rendah dan -ukum Raoult pada konsentrasi tinggi )murni*' %engapa -ukum Raoult beker(a 6ika 7nda melihat menin(au konsep sifat koligatif! 7nda akan menemukan bahwa menambahkan &at terlarut menurunkan tekanan uap karena partikel &at terlarut tambahan akan mengisi kesen(angan antara partikel pelarut dan mengambil ruang' +ni berarti kurang dari pelarut akan di permukaan dan kurang akan dapat membebaskan memasuki fase gas! sehingga menghasilkan tekanan uap lebih rendah' 7da dua "ara untuk men(elaskan mengapa -ukum Raoult beker(a "ara visual yang sederhana! dan "ara yang lebih "anggih berdasarkan entropi' erikut adalah pendekatan sederhana'
+ngat bahwa tekanan uap (enuh adalah apa yang 7nda dapatkan ketika "airan dalam wadah tertutup' 2eseimbangan diatur di mana (umlah partikel melepaskan diri dari permukaan adalah persis sama dengan (umlah men"uat ke permukaan lagi'
5ambar 1: keseimbangan dinamis antara molekul volatil dalam fase "air dan gas' Sekarang molekul &at terlarut anggaplah ditambahkan sehingga molekul pelarut diduduki hanya 90 dari permukaan larutan'
5ambar : ;kuilibrium 3inamis dari larutan yang terdiri dari molekulmolekul volatil pelarut )lingkaran teal* dan molekul &at terlarut nonvolatile )lingkaran hitam*' Perhatikan bahwa molekul yang lebih sedikit ada dalam fase gas dibandingkan dengan pelarut murni pada 5ambar 1' Sebuah fraksi tertentu dari molekul pelarut akan memiliki energi yang "ukup untuk melarikan diri dari permukaan )misalnya! 1 di 1000 atau 1 dalam satu (uta*' 6ika 7nda mengurangi (umlah molekul pelarut di permukaan! 7nda akan mengurangi (umlah yang dapat melarikan diri dalam waktu tertentu'
;fek bersih dari ini adalah bahwa ketika kesetimbangan didirikan! akan ada lebih sedikit molekul pelarut dalam fasa uap itu kurang mungkin bahwa mereka akan melepaskan diri! tapi tidak ada masalah tentang mereka kembali' 6ika ada lebih sedikit partikel dalam uap pada kesetimbangan! tekanan uap (enuh yang lebih rendah' 2eterbatasan -ukum Raoult 3alam prakteknya! tidak ada hal seperti solusi ideal ,amun! >tur satu meliputi: •
•
solusi yang sangat en"er mematuhi -ukum Raoult untuk pendekatan yang masuk akal' Solusi dalam diagram terakhir 5ambar 4 di atas tidak akan benarbenar mematuhi -ukum Raoult itu terlalu terkonsentrasi! tetapi ditarik begitu terkonsentrasi untuk menekankan titik' 3alam solusi ideal! dibutuhkan persis (umlah energi yang sama untuk molekul pelarut untuk melepaskan diri dari permukaan larutan seperti yang ter(adi dalam pelarut murni' 5aya tarik antara pelarut dan &at terlarut yang persis sama antara molekul pelarut asli bukan a"ara sangat mungkin
5ambar ?:
%isalkan dalam pelarut murni! 1 dari 1000 molekul memiliki energi yang "ukup untuk mengatasi kekuatan antarmolekul dan melepaskan diri dari permukaan dalam waktu tertentu' 3alam solusi ideal! yang masih akan persis proporsi yang sama' @ebih sedikit! tentu sa(a! melepaskan diri karena ada sekarang lebih sedikit molekul pelarut di permukaan tapi orangorang yang berada di permukaan! proporsi yang sama masih melepaskan diri' 6ika ada yang kuat atraksi pelarut&at terlarut! proporsi ini dapat dikurangi men(adi 1 pada tahun 000! atau 1 di 9000 atau apa pun'
3alam solusi nyata! katakanlah! garam dalam air! ada atraksi yang kuat antara molekul air dan ion' +tu akan "enderung untuk memperlambat hilangnya molekul air dari permukaan' ,amun! (ika solusinya adalah "ukup en"er! akan ada daerah ukuran baik di permukaan di mana 7nda masih memiliki molekul air sendiri' Solusinya kemudian akan mendekati perilaku ideal'
6adi! (ika 7nda menambahkan 0!1 mol natrium klorida! akan benarbenar men(adi 0! mol partikel dalam larutan dan itulah sosok 7nda harus menggunakan dalam perhitungan fraksi mol' 2e"uali 7nda berpikir hatihati tentang hal itu! -ukum Raoult hanya beker(a untuk &at terlarut yang tidak berubah sifat mereka ketika mereka larut' %isalnya! mereka tidak harus mengionisasi atau asosiasi )misalnya! (ika 7nda masukkan ke dalam substansi 7! harus tidak membentuk 7 dalam larutan*' 6ika tidak salah satu dari halhal ini! 7nda harus memperlakukan hukum Raoult dengan hatihati' Raoult -ukum dan koligatif Properti Pengaruh -ukum Raoult adalah bahwa tekanan uap (enuh larutan akan men(adi lebih rendah dari pelarut murni pada setiap suhu tertentu' Aang memiliki efek penting pada diagram fase pelarut' 3iagram berikut menun(ukkan diagram fase untuk air murni di wilayah sekitar yang normal leleh dan titik didih nya' 5aris 1 atmosfer menun(ukkan kondisi untuk mengukur leleh normal dan titik didih'
5ambar 9: 3iagram #ase dari pelarut murni
5aris yang memisahkan wilayah Bairan dan uap adalah serangkaian kondisi di mana "airan dan uap berada dalam keseimbangan' -al ini dapat dianggap sebagai efek dari tekanan pada titik didih air! tetapi (uga kurva yang menun(ukkan pengaruh suhu pada tekanan uap (enuh air' 2edua "ara melihat garis yang sama dibahas se"ara singkat dalam sebuah "atatan tentang setengah (alan bawah halaman tentang diagram fase )ikuti link terakhir di atas*'
6ika 7nda menggambar kurva tekanan uap (enuh untuk solusi dari &at terlarut non volatile dalam air! akan selalu lebih rendah dari kurva untuk air murni'
5ambar C: 6ika 7nda melihat dekat pada diagram terakhir! 7nda akan melihat bahwa titik di mana kurva kesetimbangan "airuap memenuhi soliduap kurva telah pindah' titik itu adalah titik tiga sistem seperangkat unik kondisi suhu dan tekanan di mana dimungkinkan untuk mendapatkan padat! "air dan uap semua dalam kesetimbangan dengan satu sama lain pada waktu yang sama' Se(ak triple point memiliki solidliDuid eDuilibrium hadir )di antara ekuilibrium lainnya*! (uga merupakan titik leleh dari sistem meskipun tidak titik leleh normal karena tekanan tidak satu atmosfer' Batatan 2urva untuk air murni dan untuk solusi sering ditarik se(a(ar s atu sama lain' +tu harus men(adi salah %isalkan 7nda memiliki solusi di mana fraksi mol air adalah 0'EE dan tekanan uap air murni pada suhu yang 100 kPa'
5ambar G:
Sekarang kita akhirnya dalam posisi untuk melihat apa efek &at terlarut nonvolatile memiliki pada leleh dan titik beku poin dari solusi' @ihatlah apa yang ter(adi ketika 7nda menarik garis tekanan 1 atmosfer yang memungkinkan 7nda mengukur leleh dan titik didih' diagram (uga termasuk leleh dan titik didih air murni dari diagram fase asli untuk air murni )garis hitam*'
7ngka 8:
2arena perubahan pada diagram fase! 7nda dapat melihat bahwa:
• •
titik didih pelarut dalam larutan adalah lebih tinggi dari pelarut murniH titik beku )titik lebur* dari pelarut dalam larutan lebih rendah dibandingkan dengan pelarut murni'
2ami telah melihat ini dengan air sebagai pelarut! tetapi menggunakan pelarut yang berbeda akan membuat perbedaan untuk argumen atau kesimpulan'
Satusatunya perbedaan adalah di lereng garis ekuilibrium padat"air' agi kebanyakan pelarut! depan kemiringan ini sedangkan garis air lereng mundur' 7nda bisa membuktikan sendiri bahwa itu tidak mempengaruhi apa yang kita telah melihat dengan remenggambar semua diagram ini dengan kemiringan baris tertentu berubah' 7nda akan menemukan tidak ada bedanya sama sekali' Bara %enghitung kan terhadap tekanan uap keseluruhan dari solusi! dan dengan demikian perlu dimasukkan dalam perhitungan' 3i sisi lain! (ika itu adalah nonvolatile! &at terlarut akan tidak menghasilkan tekanan uap dalam larutan pada suhu itu'
&at terlarut tidak mudah menguap Perhitungan ini "ukup mudah (ika 7nda merasa nyaman dengan konversi stoikiometri' 2arena &at terlarut adalah nonvolatile! 7nda hanya perlu menentukan perubahan tekanan uap untuk pelarut' %enggunakan persamaan -ukum Raoult! 7nda akan perlu menemukan fraksi mol pelarut dan tekanan uap pelarut murni biasanya diberikan'
Example 1: Kool-Aid 1.5 moles of cherry Kool-Aid are added to a pitcher containing 2 liters of water on a nice day at 25 o C. The vapor pressure of water alone is 23. mm !g at 25 o C. "hat is the new vapor pressure of Kool-Aid# 1$5 mol cherry Kool-Aid ditam%ah&an &e &endi yang %erisi 2 liter air pada hari yang %agus di 25o C. Te&anan uap air sa'a 23$ mm !g pada 25oC. (erapa&ah te&anan uap %aru Kool-Aid# SOLUTION
P- I)!2* + 23. mm !g 2
To solve for the mole fraction$ you must first convert the 2 , of water into moles 1 , + 1 m, + 1 g Knowing this$ you can convert the mass of water /2 g0 into moles 2 g 1.2 g /molar mass of water0 + 11. moles ! 2* olve for the mole fraction$
J- I4!2* 2
J- I4!2* + moles ! * total moles 2
2
+ 11. moles 11. 1.5 moles + .6 7inally$ apply 8aoult9s ,aw
)Kool-Aid + J-2IP-2I4!2*)!2*+ /.60/23. mm !g0 + 23.3 mm !g
&at terlarut Kolatile Satusatunya perbedaan antara &at terlarut yang mudah menguap dan nonvolatile! adalah bahwa tekanan parsial yang diberikan oleh tekanan uap &at terlarut stabil dan tekanan uap pelarut harus dipertanggung(awabkan' 6umlah dari dua akan memberikan tekanan uap total larutan'
Example 2
"hat are the partial pressures of %en:ene and toluene in a solution in which the mole fraction of %en:ene is .;# "hat is the total vapor pressure# The vapor pressure of pure %en:ene is 5.1 mm !g and the vapor pressure of pure toluene 2.< mm !g at 25 oC. Apa te&anan parsial %en:ena dan toluena dalam solusi di mana fra&si mol %en:ena adalah $;# (erapa&ah te&anan uap Total# Te&anan uap %en:ena murni adalah 5$1 mm !g dan te&anan uap toluen murni 2$< mm!g di 25oC. SOLUTION
=f >
+ .;$ than >
%en:ene
+ .< %ecause 1 - .; + .<.
toluene
?ow that we &now the mole fractions and vapor pressures$ this pro%lem is a cinch.
) )
+ > + >
%en:ene
) )
%en:ene
toluene
toluene
%en:ene
toluene
+ /.;0/5.1 mm !g0 + 56.1 mm !g
+ /.<0/2.< mm !g0 + 11.< mm !g
The total vapor pressure is simply the sum of the partial pressures
) + ) total
)
%en:ene
tuolene
+ 56.1 mm !g 11.< mm !g + ;.5 mm !g
References 1.
)etrucci$ et al. @eneral Chemistry )rinciples Bodern Applications. th ed. pper addle 8iver$ ?D )earson )rentice !all$ 26.
2.
Kugel$ 8oger ". E8aoult9s ,aw (inary ,iFuid-Gapor )hase HiagramsE Dournal of Chemical Iducation 65. /10 1125.
3.
). T:ias$ C. Treiner$ and B. Chemla. JApplica%ility of 8aoults ,aw in ?onideal Bi>ed olventsL Dournal of olution Chemistry ;.; /1660 33-<2.
Ouside Lin!s •
httpscience.widener.edusv%tutorialraoults.html - Chec& your wor& with this program. =t solves 8aoult9s
•
,aw pro%lems for you. httpen.wi&ipedia.orgwi&i8aoultM26sNlaw - Bore information on 8aoult9s ,aw than you9ll ever care to &now.
•
httpwww.symphonyofscience.com - Busic to get you through studying for chemistry and feel enlightened while doing so.
Raoul"s La# Ta%le of C ontents 1.
=ntroduction
2.
=deal vs. ?onideal olutions
3.
"hy 8aoult9s ,aw wor&s
<.
,imitations on 8aoult9s ,aw
5.
The nature of the solute
;.
8aoult9s ,aw and Colligative )roperties
6.
!ow to Calculate the Gapor )ressure of a olution 1.
?onvolatile solutes
2.
Golatile solutes
.
)ro%lems
.
olution
1.
8eferences
11.
*utside ,in&s
12.
Contri%utors 8aoult9s law states that the vapor pressure of a solvent a%ove a solution is equal to the vapor pressure of the pure solvent at the same temperature scaled %y the mole fraction of the solvent present
Psolution=XsolventPosolvent)solution+Osolvent)solvento
=ntroduction =n the 1s$ 7rench chemist 7ranPois-Barie 8aoult discovered that when a su%stance is dissolved in a solution$ the vapor pressure of the solution will generally decrease. This o%servation depends on two varia%les 1.
the mole fraction of the amount of dissolved solute present and
2.
the original vapor pressure /pure solvent0. At any given temperature for a particular solid or liFuid$ there is a pressure at which the vapor formed a%ove the su%stance is in dynamic eFuili%rium with its liFuid or solid form. This is the vapor pressure of the su%stance at that temperature. At eFuili%rium$ the rate at which the solid or liFuid evaporates is eFual to the rate that the gas is condensing %ac& to its original form. All solids and liFuids have a vapor pressure$ and this pressure is constant regardless of how much of the su%stance is present.
=deal vs. ?onideal olutions 8aoult9s ,aw only wor&s for ideal solutions. EAn ideal solution shows thermodynamic mi>ing characteristics identical to those of ideal gas mi>tures Qe>ceptR ideal solutions have intermolecular interactions eFual to those of the pure components.E2 ,i&e many other concepts e>plored in Chemistry$ 8aoult9s ,aw only applies under ideal conditions in an ideal solution. !owever$ it still wor&s fairly well for the solvent in dilute solutions. =n reality though$ the decrease in vapor pressure will %e greater than that calculated %y 8aoult9s ,aw for e>tremely dilute solutions. 3
Figure 0 : Positive non-ideal behavior of the vapor pressure of a solution follows Henry's Law at low concentrations
and Raoult's Law at high concentrations (pure)
"hy 8aoult9s ,aw wor&s =f you loo& review the concepts of colligative properties$ you will find that adding a solute lowers vapor pressure %ecause the additional solute particles will fill the gaps %etween the solvent particles and ta&e up space. This means less of the solvent will %e on the surface and less will %e a%le to %rea& free to enter the gas phase$ resulting in a lower vapor pressure. There are two ways of e>plaining why 8aoult9s ,aw wor&s - a simple visual way$ and a more sophisticated way %ased on entropy. (elow is the simple approach. 8emem%er that saturated vapor pressure is what you get when a liFuid is in a sealed container. An eFuili%rium is set up where the num%er of particles %rea&ing away from the surface is e>actly the same as the num%er stic&ing on to the surface again.
Figure 1: !yna"ic equilibriu" between volatile "olecules in the liquid and gas phase
?ow suppose solute molecules were added so that the solvent molecules occupied only 5M of the surface of the solution.
Figure 2: #he !yna"ic equilibriu" of a solution consisting of volatile solvent "olecules (teal circles) and non-volatile
solute "olecules (blac$ circles) %ote that fewer "olecules e&ist in the gas phase co"pared to the pure solvent in igure A certain fraction of the solvent molecules will have sufficient energy to escape from the surface /e.g.$ 1 in 1 or 1 in a million0. =f you reduce the num%er of solvent molecules on the surface$ you are going to reduce the num%er which can escape in any given time. (ut it will not ma&e any difference to the a%ility of molecules in the vapor to stic& to the surface again. =f a solvent molecule in the vapor hits a %it of surface occupied %y the solute particles$ it may well stic&. There are o%viously attractions %etween solvent and solute otherwise you would not have a solution in the first place. The net effect of this is that when eFuili%rium is esta%lished$ there will %e fewer solvent molecules in the vapor phase - it is less li&ely that they are going to %rea& away$ %ut there is not any pro%lem a%out them returning. =f there are fewer particles in the vapor at eFuili%rium$ the saturated vapor pressure is lower.
,imitations on 8aoult9s ,aw =n practice$ there9s no such thing as an ideal solutionS !owever$ features of one include •
Gery dilute solutions o%ey 8aoult9s ,aw to a reasona%le appro>imation. The solution in the last diagram of 7igure 3 a%ove would not actually o%ey 8aoult9s ,aw - it is far too concentrated$ %ut was drawn so concentrated to
•
emphasi:ed the point. =n an ideal solution$ it ta&es e>actly the same amount of energy for a solvent molecule to %rea& away from the surface of the solution as it did in the pure solvent. The forces of attraction %etween solvent and solute are e>actly the same as %etween the original solvent molecules - not a very li&ely eventS
Figure 4:
uppose that in the pure solvent$ 1 in 1 molecules had enough energy to overcome the intermolecular forces and %rea& away from the surface in any given time. =n an ideal solution$ that would still %e e>actly the same proportion. 7ewer would$ of course$ %rea& away %ecause there are now fewer solvent molecules on the surface - %ut of those that are on the surface$ the same proportion still %rea& away. =f there were strong solvent-solute attractions$ this proportion may %e reduced to 1 in 2$ or 1 in 5 or whatever. =n any real solution of$ say$ a salt in water$ there are strong attractions %etween the water molecules and the ions. That would tend to slow down the loss of water molecules from the surface. !owever$ if the solution is sufficiently dilute$ there will %e good-si:ed regions on the surface where you still have water molecules on their own. The solution will then approach ideal %ehavior.
The nature of the solute There is another thing that you have to %e careful of if you are going to do any calculations on 8aoult9s ,aw. ou may have noticed in the little calculation a%out mole fraction further up the page$ that = used sugar as a solute rather than salt. There was a good reason for thatS "hat matters is not actually the num%er of moles of su%stance that you put into the solution$ %ut the num$er of moles of particles formed. 7or each mole of sodium chloride dissolved$ you get 1 mole of sodium ions and 1 mole of chloride ions - in other words$ you get twice the num%er of moles of particles as of original salt.
o$ if you added .1 moles of sodium chloride$ there would actually %e .2 moles of particles in the solution - and that9s the figure you would have to use in the mole fraction calculation. nless you thin& carefully a%out it$ 8aoult9s ,aw only wor&s for solutes which do nochange their nature when they dissolve. 7or e>ample$ they must not ioni:e or
associate /e.g.$ if you put in su%stance A$ it must not form A 2in solution0. =f it does either of these things$ you have to treat 8aoult9s law with great care.
8aoult9s ,aw and Colligative )roperties The effect of 8aoult9s ,aw is that the saturated vapor pressure of a solution is going to %e lower than that of the pure solvent at any particular temperature. That has important effects on the phase diagram of the solvent. The ne>t diagram shows the phase diagram for pure water in the region around its normal melting and %oiling points. The 1 atmosphere line shows the conditions for measuring the normal melting and %oiling points.
Figure 5: Phase diagra" of a pure solvent
The line separating the liFuid and vapor regions is the set of conditions where liFuid and vapor are in eFuili%rium. =t can %e thought of as the effect of pressure on the %oiling point of the water$ %ut it is also the curve showing the effect of temperature on the saturated vapor pressure of the water. These two ways of loo&ing at the same line are discussed %riefly in a note a%out half-way down the page a%out phase diagrams /follow the last lin& a%ove0. =f you draw the saturated vapor pressure curve for a solution of a non-volatile solute in water$ it will always %e lower than the curve for the pure water.
Figure 6:
=f you loo& closely at the last diagram$ you will see that the point at which the liFuid-vapor eFuili%rium curve meets the solid-vapor curve has moved. That point is the triple point of the system - a uniFue set of temperature and pressure conditions at which it is possi%le to get solid$ liFuid and vapor all in eFuili%rium with each other at the same time. ince the triple point has solid-liFuid eFuili%rium present /amongst other eFuili%ria0$ it is also a melting point of the system - although not the normal melting point %ecause the pressure is not one atmosphere.
Noe The curves for the pure water and for the solution are often drawn parallel to each other. That has got to %e wrongS uppose you have a solution where the mole fraction of the water is . and the vapor pressure of the pure water at that temperature is 1 &)a. The vapor pressure of the solution will %e &)a - a fall of 1 &)a. At a lower temperature$ where the vapor pressure of the pure water is 1 &)a$ the fall will only %e .1 &)a. 7or the curves to %e parallel the falls would have to %e the same over the whole temperature range. They aren9tS That must mean that the phase diagram needs a new melting point line /a solid-liFuid eFuili%rium line0 passing through the new triple point. That is shown in the ne>t diagram.
Figure 7:
?ow we are finally in a position to see what effect a non-volatile solute has on the melting and free:ing points of the solution. ,oo& at what happens when you draw in the 1 atmosphere pressure line which lets you measure the melting and %oiling points. The diagram also includes the melting and %oiling points of the pure water from the original phase diagram for pure water /%lac& lines0.
Figure 8:
(ecause of the changes to the phase diagram$ you can see that
•
the %oiling point of the solvent in a solution is higher than that of the pure solventU
•
the free:ing point /melting point0 of the solvent in a solution is lower than that of the pure solvent. "e have loo&ed at this with water as the solvent$ %ut using a different solvent would ma&e no difference to the argument or the conclusions. The only difference is in the slope of the solid-liFuid eFuili%rium lines. 7or most solvents$ these slope forwards whereas the water line slopes %ac&wards. ou could prove to yourself that that doesn9t affect what we have %een loo&ing at %y re-drawing all these diagrams with the slope of that particular line changed. ou will find it ma&es no difference whatsoever.
!ow to Calculate the Gapor )ressure of a olution "e can calculate the vapor pressure of the solution in two ways$ depending on the volatility of the solute. =f the solute is volatile$ it will e>ert its own vapor pressure and this amount is a significant contri%ution to the overall vapor pressure of the solution$ and thus needs to %e included in the calculations. *n the other hand$ if it is nonvolatile$ the solute will not produce vapor pressure in solution at that temperature.
Nonvolatile solutes These calculations are fairly straightforward if you are comforta%le with stoichiometric conversions. (ecause the solute is nonvolatile$ you need only determine the change in vapor pressure for the solvent. sing the eFuation for 8aoult9s ,aw$ you will need to find the mole fraction of the solvent and the vapor pressure of the pure solvent is typically given.
Example 1: Kool-Aid 1.5 moles of cherry Kool-Aid are added to a pitcher containing 2 liters of water on a nice day at 25 o C. The vapor pressure of water alone is 23. mm !g at 25 o C. "hat is the new vapor pressure of Kool-Aid# SOLUTION
P- I)!2* + 23. mm !g 2
To solve for the mole fraction$ you must first convert the 2 , of water into moles 1 , + 1 m, + 1 g Knowing this$ you can convert the mass of water /2 g0 into moles 2 g 1.2 g /molar mass of water0 + 11. moles ! 2* olve for the mole fraction$
J- I4!2* 2
J- I4!2* + moles ! * total moles 2
2
+ 11. moles 11. 1.5 moles + .6 7inally$ apply 8aoult9s ,aw
)Kool-Aid + J-2IP-2I4!2*)!2*+ /.60/23. mm !g0 + 23.3 mm !g
Volatile solutes The only difference %etween volatile and nonvolatile solutes$ is that the partial pressure e>erted %y the vapor pressure of the volatile solute and the vapor pressure of the solvent must %e accounted for. The sum of the two will give you the total vapor pressure of the solution.
Example 2 "hat are the partial pressures of %en:ene and toluene in a solution in which the mole fraction of %en:ene is .;# "hat is the total vapor pressure# The vapor pressure of pure %en:ene is 5.1 mm !g and the vapor pressure of pure toluene 2.< mm !g at 25 oC. SOLUTION
=f >
+ .;$ than >
%en:ene
+ .< %ecause 1 - .; + .<.
toluene
?ow that we &now the mole fractions and vapor pressures$ this pro%lem is a cinch.
) )
+ > + >
%en:ene
) )
%en:ene
toluene
toluene
%en:ene
toluene
+ /.;0/5.1 mm !g0 + 56.1 mm !g
+ /.<0/2.< mm !g0 + 11.< mm !g
The total vapor pressure is simply the sum of the partial pressures
) + ) total
)
%en:ene
tuolene
+ 56.1 mm !g 11.< mm !g + ;.5 mm !g
