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Loi de Raoult et pression de vapeur

UniversitéChimieÉquilibre liquide-vapeur idéal du benzène et du toluène, avec les pressions de vapeur des corps purs calculées selon l’équation d’Antoine du NIST, de 35 à 65 °C

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À propos de cette expérience

Mélangez deux composants volatils et comparez les pressions partielles, la pression totale et la composition de la vapeur. Le composant le plus volatil peut être enrichi dans l’espace de tête, même lorsque le mélange liquide est équimolaire.

Objectifs pédagogiques

  • Appliquez la loi de Raoult à chaque composant liquide.
  • Reliez la pression partielle à la fraction molaire dans la vapeur à l’aide de la loi de Dalton.
  • Distinguez les courbes de pression de bulle et de rosée à température constante.

Comment l’utiliser

  1. 1Comparez les pressions de vapeur du toluène pur et du benzène pur à une même température.
  2. 2Mélangez des fractions molaires liquides égales et relevez la fraction de benzène enrichie dans la vapeur.
  3. 3Modifiez le volume de l’espace de tête et comparez la pression à la quantité de vapeur.
  4. 4Affichez l’enveloppe bulle-rosée et vérifiez que les compositions actuelles du liquide et de la vapeur correspondent à la même pression d’équilibre.

Le modèle

Les relations idéales entre liquide et gaz déterminent l’enrichissement de la vapeur.
La courbe de rosée utilise la composition de la vapeur, tandis que la courbe d’ébullition utilise celle du liquide.
Les coefficients d’Antoine du NIST sont utilisés uniquement dans leur plage de température habituelle.

Hypothèses

  • Le liquide est un réservoir idéal de grande capacité à composition prescrite, et la vapeur est idéale. L’épuisement fini du liquide et les coefficients d’activité non idéaux sont négligés.
  • Pour le benzène, les coefficients d’Antoine sont 4.01814, 1203.835 et moins 53.226 ; pour le toluène, ils sont 4.08245, 1346.382 et moins 53.508. La température est limitée à l’intervalle de 308.15 à 338.15 K.
  • Le volume de l’espace de tête modifie la quantité de vapeur à pression de saturation constante. Les couleurs des traceurs représentent la composition, et non la densité numérique réelle ni la cinétique d’échange.

À essayer en classe

  1. Q1Pourquoi la fraction de benzène dans la vapeur est-elle supérieure à celle dans le liquide d’un échantillon mélangé ?
  2. Q2Pourquoi une modification du volume de l’espace de tête ne change-t-elle pas la pression de saturation dans le modèle à grand réservoir ?

Foire aux questions

Cela prédit-il un azéotrope éthanol-eau ?

Non. Cela nécessite un modèle de liquide non idéal. Le modèle binaire idéal actuel ne produit pas d’azéotrope intérieur.

Pourquoi les courbes d’ébullition et de rosée ont-elles des compositions horizontales différentes ?

La courbe d’ébullition est paramétrée par la fraction molaire du liquide, et la courbe de rosée par celle de la vapeur. Une droite horizontale relie les compositions coexistantes.