12.8 : Abaissement de la pression de vapeur saturante

Certaines propriétés d'une solution dépendent du type de soluté. Une solution aqueuse d'acide chlorhydrique rend un papier pH rouge, tandis qu'une solution d'hydroxyde de sodium le rend bleu. Les autres propriétés d'une solution dépendent uniquement sur la concentration ou le nombre de particules du soluté plutôt que le type de soluté.

Celles-ci sont appelées propriétés colligatives. Une de ces propriétés est la pression de vapeur d'une solution. La pression de vapeur d'un liquide est la pression du gaz au-dessus du liquide résultant de l'évaporation lorsque le liquide et le gaz sont en équilibre dynamique dans un contenant clos.

La pression de vapeur de la solution est toujours inférieure à celle du solvant pur. Considérons une solution obtenue en ajoutant un soluté non volatil, c'est-à-dire un soluté dont la pression de vapeur n'est pas mesurable, à un solvant volatil. Dans un solvant pur, toute la surface du liquide est des particules de solvant.

Certaines de ces particules s'échappent à l'état gazeux pour créer de la vapeur, tandis que certaines molécules de gaz en haut se condensent dans un état liquide. Lorsque le taux de vaporisation est égal au taux de condensation, un équilibre dynamique est atteint. Dans une solution, la surface du liquide contient à la fois des particules de soluté et de solvant.

Ainsi, un plus petit nombre de particules de solvant de surface peut se vaporiser. Le taux de condensation diminue pour rétablir l'équilibre dynamique par le taux de vaporisation diminué, maintenant avec une concentration plus faible de particules de solvant à l'état gazeux. La pression de vapeur d'une solution peut être calculée par la loi de Raoult, qui stipule que la pression partielle d'une solution est égale à la fraction molaire du solvant, chi, multipliée par la pression de vapeur du solvant pur, P zéro.

Par exemple, une solution contient 1, 5 mole d'une substance de soluté non volatile tel que le glycérol et 3, 5 moles d'eau à 25 degrés Celsius. La fraction molaire du solvant est de 0, 70 et la pression de vapeur de l'eau pure est de 23, 8 torr. La pression de vapeur de la solution peut être calculée en utilisant la loi de Raoult comme 16, 7 torr, 70%de la pression de vapeur du solvant pur.

Une équation pour l'abaissement de la pression de vapeur, ΔP, peut également être dérivé de la loi de Raoult. Puisque la fraction molaire du solvant est égale à un moins la fraction molaire du soluté, il peut être substitué à la loi de Raoult. Cela peut être utilisé pour créer une équation où la réduction de la pression de vapeur est directement proportionnelle à la fraction molaire du soluté.

Rappelant l'exemple précédent, la fraction molaire du soluté est 1 moins la fraction molaire du solvant. En ajoutant la valeur, la fraction molaire du soluté est de 0, 3. Étant donné que la pression de vapeur de l'eau pure est de 23, 8 torr, la réduction de la pression de vapeur est calculé à 7, 14 torr.

En ajoutant ΔP et la pression de vapeur de la solution, on obtient la pression de vapeur du solvant pur.