Mikä on Raoultin laki?

Raoultin lakia käytetään kemiassa selittämään liuottimien käyttäytymistä, kun haihtumaton liukeneva aine altistuu lämpötilan muutoksille. Tämä laki määrittää liuottimen höyrynpaineen tietyssä lämpötilassa ihanteellisessa liuoksessa. Paine voidaan löytää käyttämällä liuottimen moolifraktiota ja kertomalla se liuottimen höyrynpaineella tietyssä lämpötilassa, kun se on puhtaassa muodossaan.

Moolijake on liuottimen moolimäärä jaettuna liuoksen moolien kokonaismäärällä. Koska liuos on liuottimen ja liuenneen aineen yhdistelmä, moolien kokonaismäärä on liuottimen moolit ja liuenneen aineen moolit. Liuotettu aine on se, mitä liuotetaan, ja liuotin on se, johon liuennut aine liukenee.

Höyrynpaine johtuu nesteen hiukkasista, jotka poistuvat nesteestä tai haihtuvat. Nesteen pinnalla olevat hiukkaset, joilla on suurempi energia, voivat paeta. Mitä korkeampi lämpötila, sitä enemmän energiaa, joten mitä enemmän hiukkasia haihtuu. Vain liuottimen molekyylit poistuvat liuoksesta, koska liuenneen aineen molekyyleillä ei ole samaa taipumusta haihtua.

Esimerkiksi suolaveden liuoksessa suola on liuennut aine ja vesi on liuotin. Vaikka suola liukenee veteen, se ei muutu kaasuksi vedessä ollessaan. Vain vesi haihtuu.
Suljetussa järjestelmässä syntyy tasapaino. Vaikka hiukkaset poistuvat edelleen nesteestä, niillä ei ole minne mennä, joten ne vain pomppivat järjestelmän seiniltä ja palaavat lopulta nesteeseen. Liikkuvat hiukkaset muodostavat paineen, jota kutsutaan tyydyttyneeksi höyrynpaineeksi.

Puhtaassa muodossa nestemäisen liuottimen pinta sisältää vain liuottimen molekyylejä. Liuoksessa pinta kuitenkin sisältää liuottimen ja liuenneen aineen molekyylejä. Tämä tarkoittaa, että vähemmän hiukkasia poistuu ja höyrynpaine on pienempi liuokselle kuin puhtaalle liuottimelle. Raoultin laki selittää tämän muutoksen pakenevissa hiukkasissa. Käyttämällä moolifraktiota on teoriassa mahdollista määrittää, kuinka moni liuoksen pinnalla olevista hiukkasista pystyy poistumaan, mikä määrittää liuoksen höyrynpaineen.

Höyrynpaineen muutos vaikuttaa myös sulamis- ja kiehumispisteisiin. Liuoksissa sulamispiste on yleensä alempi ja kiehumispiste korkeampi kuin liuottimen puhtaassa muodossa.
Raoultin lain mukaan testattava ratkaisu on ihanteellinen ratkaisu. Koska ihanteelliset ratkaisut ovat vain teoreettisia, Raoultin lakia käytetään rajoittavana laina. Mitä lähempänä ratkaisu on ihanteellinen ratkaisu, sitä tarkempi Raoultin laki on sitä sovellettaessa. Erittäin laimeat liuokset käyttäytyvät lähes täsmälleen Raoultin lain mukaan, kun taas väkevät liuokset eivät toimi aivan lain mukaisesti.