Supondo que a lei de Raoult seja válida, faça os seguintes cálculos para o sistema benzeno(1)/tolueno(2):
Por que a lei de Raoult parece ser um excelente modelo para esse sistema nas condições fornecidas (ou calculadas)?
Por que a lei de Raoult parece ser um excelente modelo para esse sistema nas condições fornecidas (ou calculadas)?
Passo 1
Beleza, vamos resumir o que a gente precisa fazer aqui. A questão pede pra gente entender por que a Lei de Raoult funciona tão bem para um sistema formado por benzeno e tolueno. A matéria que a gente tá usando é a de termodinâmica de soluções, especificamente a Lei de Raoult. Pra resolver isso, vamos precisar entender o que é a Lei de Raoult e como ela se aplica a misturas ideais.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar o que é a Lei de Raoult. Basicamente, ela diz que a pressão de vapor de cada componente em uma solução ideal é proporcional à sua fração molar na mistura. A fórmula é:
Onde:
- $ P_i $ é a pressão de vapor do componente $ i $ na solução.
- $ X_i $ é a fração molar do componente $ i $.
- $ P_i^0 $ é a pressão de vapor do componente $ i $ puro.
Isso significa que, se a gente conhece a fração molar e a pressão de vapor de cada componente puro, pode calcular a pressão de vapor total da solução.
Passo 3
Agora, vamos falar sobre benzeno e tolueno. Esses dois compostos são bem parecidos: ambos são hidrocarbonetos aromáticos, têm estruturas químicas similares e forças intermoleculares semelhantes, principalmente forças de dispersão de London. Essa similaridade faz com que eles formem uma mistura quase ideal.
Passo 4
Uma mistura ideal é aquela onde não há interação anormal entre as moléculas de diferentes componentes, ou seja, as interações entre benzeno e tolueno são do mesmo nível que as interações entre moléculas do mesmo tipo. Isso significa que a mistura segue a Lei de Raoult de perto, já que as atividades de cada componente são iguais a suas frações molares.
Passo 5
Além disso, a Lei de Raoult funciona melhor quando os componentes têm volumes molares semelhantes e não formam ligações de hidrogênio ou outras interações específicas que possam desviar o comportamento da mistura do ideal. No caso do benzeno e tolueno, essas condições são atendidas, pois não há form formação nem diferenças significativas nos volumes molares.
Passo 6
Por fim, porque as condições do sistema benzeno/tolueno atendem aos critérios de uma solução ideal – similaridade nas forças intermoleculares, volumes molares próximos e ausência de interações específicas que causem desvios – a Lei de Raoult é um excelente modelo para prever o comportamento da pressão de vapor e outras propriedades da solução.
Resposta
A Lei de Raoult funciona muito bem para a mistura de benzeno e tolueno porque eles formam uma solução quase ideal, com forças intermoleculares similares e sem interações específicas que atrapalhem. Isso faz com que a relação entre a pressão de vapor e a fração molar siga de perto o que a Lei de Raoult prevê, tornando-a um modelo excelente para esse sistema nas condições dadas.