En chimie, une solution idéale est un mélange qui suit la loi de Raoult, selon laquelle la pression de vapeur au-dessus d’une solution est directement proportionnelle à la fraction molaire du solvant. Un abaissement de la pression de vapeur est couramment observé dans les mélanges de solvants et de solutés non volatils, ou de substances dissoutes dans un solvant. Une solution idéale de composés similaires peut utiliser des différences de volatilité pour séparer les composés par distillation fractionnée.
Les liquides se vaporisent et se condensent continuellement. Un dans un récipient ouvert placé dans un système fermé se vaporisera jusqu’à ce que les taux de condensation du gaz au liquide et de la vaporisation du liquide au gaz soient égaux. Le liquide est alors en équilibre avec sa vapeur. La pression de vapeur est la partie de la pression totale due au liquide vaporisé. La pression de vapeur d’une solution idéale est une mesure des concentrations des molécules dans la solution.
La loi de Raoult est suivie par la plupart des solutions diluées. Si le soluté et le solvant sont différents, des variations significatives par rapport à un idéal sont observées à mesure que les concentrations de soluté augmentent. Lorsque le soluté n’est pas volatil, la pression de vapeur du solvant diminue en fait à mesure que les concentrations de soluté augmentent. Cet effet, appelé abaissement de la pression de vapeur, ne se produit pas dans les solutions idéales.
Les propriétaires de voitures profitent de l’abaissement de la pression de vapeur en ajoutant de l’éthylène glycol à l’eau du radiateur. La pression de vapeur plus faible maintient une plus grande partie du mélange sous forme liquide et moins sous forme de gaz. Cela permet d’éviter la surchauffe de la voiture, car le contenu du radiateur doit être liquide pour refroidir efficacement le moteur.
Des composés similaires, tels que ceux que l’on trouve souvent dans les produits pétroliers, peuvent être séparés selon la loi de Raoult. Le composant le plus volatil aura une pression partielle plus élevée et distillera plus rapidement dans une colonne de distillation. Dans cette colonne, lorsque de la chaleur est ajoutée au mélange, les composants les plus volatils s’évaporent en premier. Le contenu du ballon de distillation se concentre dans le deuxième composant.
En échelonnant les étapes de distillation, un schéma de séparation presque parfait est possible. Dans une colonne de fractionnement, un matériau de garnissage solide sert de multitude de petits sites de condensation/vaporisation. Chaque petit gain d’élévation dans la tour devient un point d’équilibre entre les concentrations de vapeur et de gaz de soluté et de solvant. En pratique, les matières les plus volatiles deviennent plus concentrées au fur et à mesure qu’elles montent dans la tour. Les mélanges concentrés dans le solvant sont prélevés en fond de colonne.