Relie la pression partielle de vapeur d'un constituant dans une solution idéale à la fraction molaire de ce constituant en phase liquide et à la pression de vapeur du constituant pur : p_i = x_i · p_i*.

Principe

Dans une solution idéale, les interactions intermoléculaires entre molécules différentes valent celles entre molécules identiques, de sorte que chaque composant volatile contribue à la pression de vapeur totale proportionnellement à sa fraction molaire en phase liquide.

Démonstration

Un mélange de deux liquides non polaires chimiquement similaires (approche d'idéalité) présente une pression de vapeur totale égale à la somme des pressions de vapeur des composants purs pondérées par leurs fractions molaires ; la composition vapeur mesurée correspond aux prédictions dans l'incertitude expérimentale.

Mauvaise application

Appliquer la loi de Raoult à des mélanges fortement non idéaux (fortes différences de polarité, liaisons hydrogène, solutés ioniques) ou l'utiliser à haute concentration sans coefficients d'activité donne des prédictions de pression de vapeur et de comportement de phase inexactes.

Conséquence

Quand elle est valide, la loi de Raoult permet de calculer pressions de vapeur, compositions vapeur et changements d'ébullition à partir de la composition liquide et des pressions de vapeur des composants purs, et sert de référence pour identifier les écarts (positifs/négatifs).

Inversion

Les déviations à la loi de Raoult (positives ou négatives) surviennent lorsque les interactions entre différents constituants diffèrent des interactions entre constituants identiques ; de fortes déviations peuvent produire des azéotropes ou des diagrammes de phases non idéaux qui inversent l'ordre d'ébullition attendu.

Limite

Valable pour les solutions liquides idéales ou quasi-idéales, typiquement pour des espèces chimiquement similaires à concentrations et températures modérées. Exclut les solutions électrolytiques, les mélanges fortement associants et les situations nécessitant des coefficients d'activité pour rendre compte de la non-idéalité.

Tension sémantique

Peut être confondue avec la loi de Henry (liant la concentration dissoute d'un gaz à sa pression partielle) ou la loi de Dalton (pressions partielles dans un mélange de gaz) ; la loi de Raoult traite spécifiquement de la contribution d'un constituant liquide à la pression de vapeur sous hypothèse d'idéalité.

Synthèse

La loi de Raoult est la règle pour solutions idéales selon laquelle la pression partielle d'un composant est égale à la pression de vapeur du pur multipliée par sa fraction molaire liquide ; elle sert de modèle de référence pour l'équilibre liquide–vapeur et pour détecter la non-idéalité.