La ley de Raoult es un recurso apropiado para establecer la presión de vapor total asociada a una mezcla de un par de líquidos volátiles.
Ley de Raoult es el nombre de un postulado termodinámico que alude al químico y físico de nacionalidad francesa que la instituyó hacia el año 1887: François Marie Raoult.
Este principio indica que la presión de vapor (considerada a nivel parcial) de cada uno de los constituyentes de una mezcla ideal a base de líquidos resulta igual (equivalente) a la presión de vapor propia del componente puro al multiplicarse por la fracción molar vinculada a la mezcla.
En este marco, se observa que la baja relativa experimentada por la presión de vapor que caracteriza a una solución de soluto no volátil diluida se iguala, haciendo foco en la solución, a la fracción molar de soluto.
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ResumenConsideraciones sobre la ley de Raoult
Más allá de conocer el contenido teórico de la ley de Raoult y saber en qué casos y cómo se aplica, es constructivo tener en cuenta algunas consideraciones en torno a esta ley que, inicialmente, se interpretó como una ley experimental idealizada.
Abordándola desde el ámbito de las soluciones ideales, la ley de Raoult contribuye a hacer deducciones sobre el potencial químico de cada uno de los componentes de un determinado líquido.
Es posible, además, llegar a utilizar la ley de Raoult en una ecuación destinada a un único elemento de una solución ideal. Cuando se consigue el equilibrio de los componentes de una solución hay chances de determinar cuál es la presión total de vapor de la solución en cuestión haciendo una combinación entre la ley de Dalton de las presiones parciales y la ya citada ley de Raoult.
De igual modo, ésta puede ser adaptada a soluciones no ideales siempre que se tengan en cuenta dos factores que reflejan la interacción entre moléculas que forman parte de distintas sustancias. El primero de ellos es el coeficiente de fugacidad, mientras que el restante es el coeficiente de actividad.
A través de la ley de Raoult se pueden hacer predicciones sobe el punto de ebullición o de congelación de una solución.
Aplicaciones
La ley de Raoult es de suma utilidad para conseguir separar compuestos puros que aparecen en una disolución. Para este fin se apela a la destilación, una técnica con múltiples modalidades. Este principio (junto a la ley de Dalton) rige, por ejemplo, a los modelos de destilación idealizados y presume que es posible alcanzar el equilibrio líquido-vapor.
También en la destilación simple (que para ser efectiva debe tratarse de una separación entre líquidos y aceites no volátiles o sólidos, o bien de líquidos donde hay una gran diferencia entre los puntos de ebullición) hay una concentración de vapores alineada con la ley de Raoult. Si hay, entre los elementos de una mezcla, puntos de ebullición cercanos, entonces adquiere notoriedad la destilación fraccionada como método de separación a partir de ciclos de vaporización y condensación.
Existen experimentos realizados por científicos y procedimientos industriales, por detallar otros casos a modo de referencia, en los cuales es beneficioso y necesario saber aprovechar la ley de Raoult con el objetivo de predecir ya sea el punto de congelación o el punto de ebullición de una solución.
Ley de Raoult y distintas soluciones
Al examinar el lazo entre soluciones reales y la ley de Raoult se detectan desviaciones del postulado aplicado únicamente a soluciones ideales. Se da una desviación negativa, dicen los expertos en el tema, cuando es menor a la esperada la presión de vapor de una cierta mezcla. Esta desviación se produce cuando hay en la mezcla una fuerza entre partículas superior a la media de la fuerza que se evidencia entre partículas pertenecientes a líquidos puros. Si la presión de vapor, por el contrario, es más elevada a la que se espera en el contexto de la ley de Raoult, se alude pues a una desviación positiva.
A modo de ejemplo para facilitar la comprensión de esta clase de datos. El sistema conformado por acetona y cloroformo presenta, en relación a la ley de Raoult, una desviación de carácter negativo. Esto marca que entre ambos componentes existe una interacción atractiva que se describe con el concepto de puente de hidrógeno.
No se puede dejar de señalar que, frente a soluciones de electrolitos, se debe incluir al expresar la ley de Raoult el factor de corrección para soluciones (conocido asimismo como factor de van ‘t Hoff).
La ley de Raoult resulta clave para el proceso de destilación de mezclas ideales.
Limitaciones
La ley de Raoult, según se advierte al analizar sus bondades pero también sus puntos críticos, es ventajosa para ciertos escenarios pero no está exenta de limitaciones.
No es posible aplicarla, por especificar un caso en particular, en disociaciones o asociaciones de solutos en una cierta solución. En concreto, este principio es apto para soluciones con un elevado porcentaje de disolución y únicamente aquellas soluciones con solutos no volátiles pueden estar sujetas a dicha solución. La ley de Raoult, incluso, es una aliada para el estudio de la termodinámica referida al equilibrio líquido-vapor de una mezcla binaria que contempla compuestos volátiles.
Como en el sector de la ingeniería suelen estudiarse en su mayoría soluciones no ideales, es vital tener en claro qué y cuáles son las desviaciones que se le reconocen a la ley de Raoult.
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