Što je idealno rješenje?

U kemiji, idealno rješenje je smjesa koja slijedi Raoultov zakon, koji kaže da je tlak pare iznad otopine izravno proporcionalan molskom udjelu otapala. Snižavanje tlaka pare obično se opaža u smjesama otapala i nehlapljivih otopljenih tvari ili tvari otopljenih u otapalu. Idealna otopina sličnih spojeva može koristiti razlike u hlapljivosti za odvajanje spojeva frakcijskom destilacijom.

Tekućine neprestano isparavaju i kondenziraju se. Jedan u otvorenom spremniku stavljen u zatvoreni sustav isparavat će sve dok stope kondenzacije iz plina u tekućinu i isparavanja iz tekućine u plin ne budu jednake. Tekućina je tada u ravnoteži sa svojom parom. Tlak pare je dio ukupnog tlaka zbog isparene tekućine. Tlak pare idealne otopine mjera je koncentracije molekula u otopini.

Raoultov zakon slijedi većina razrijeđenih otopina. Ako su otopljena tvar i otapalo različiti, uočavaju se značajne varijacije od idealnog kako se koncentracija otopljene tvari povećava. Kada je otopljena tvar nehlapljiva, tlak pare otapala se zapravo smanjuje kako se koncentracija otopljene tvari povećava. Ovaj učinak, koji se naziva snižavanje tlaka pare, ne događa se u otopinama koje su idealne.

Vlasnici automobila iskorištavaju snižavanje tlaka pare dodavanjem etilen glikola u vodu u hladnjaku. Niži tlak pare zadržava više smjese kao tekućinu, a manje kao plin. To pomaže u sprječavanju pregrijavanja automobila, budući da sadržaj hladnjaka mora biti tekući kako bi se motor učinkovito ohladio.

Slični spojevi, poput onih koji se često nalaze u naftnim derivatima, mogu se odvojiti na temelju Raoultovog zakona. Hlapljivija komponenta imat će veći parcijalni tlak i brže će se destilirati u destilacijskoj koloni. U ovom stupcu, kako se smjesi dodaje toplina, hlapljivije komponente najprije ispare. Sadržaj tikvice za destilaciju postaje koncentriran u drugoj komponenti.

Postavljanjem koraka destilacije moguća je gotovo savršena shema odvajanja. U koloni za frakcioniranje, čvrsti materijal za pakiranje služi kao mnoštvo malih mjesta kondenzacije/isparavanja. Svaki mali porast u elevaciji u tornju postaje ravnotežna točka između koncentracije pare i plina otopljene tvari i otapala. U praksi, hlapljiviji materijali postaju više koncentrirani kako se dižu u tornju. Smjese koncentrirane u otapalu skidaju se s dna kolone.