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Hallo an alle!
Es geht hier um die folgende Fragestellung:
Eine Reinsubstanz liegt unterhalb der Siedetemperatur in ihrer flüssigen Phase vor. Die Temperatur wird nun schnell erhöht und man befindet sich auf der orange gefärbten Linie im µ-T-Diagramm, die Substanz befindet sich oberhalb der Siedetemperatur im flüssigen Zustand. Wie kann das System die Gibbs-Energie erniedrigen, wie nennt man diesen Prozess und wie kann man diesen Prozess vermeiden?
Ich hab´ da zwar einige Ideen, aber ich bin mir nicht sicher, ob die so stimmen.
Aber ich teile kurz meine Gedanken:
Die theoretische Erklärung: Die Gibbs-Energie (chemisches Potential) hängt von der Zusammensetzung des Lösungsmittels ab. Die Gibbs-Energie der reinen Lösung ist größer als die der Lösung. Wenn man in die reine Lösung, nicht-flüchtige Substanzen (wie z.B NaCl) hinzugibt, dann verringert sich die Gibbs-Energie, da diese „nicht flüchtigen“ Substanzen die Oberfläche der Flüssigkeit blockieren und die Moleküle der Reinsubstanz nicht mehr in die Gasphase übergehen können. Dadurch wird der Dampfdruck erniedrigt und der Siedepunkt erhöht. Wir müssen also die Temperatur erhöhen, damit die Lösung anfängt zu sieden. Dieser Prozess wird als Siedepunktserhöhung bezeichnet. Dieser kann vermieden werden, wenn die Moleküle der beiden Komponente eine ähnliche Struktur haben oder man flüchtige Substanzen in die Lösung hineingibt. Somit steigt der Dampfdruck und der Siedepunkt nimmt ab. Ein Beispiel hierfür wäre eine Mischung aus Benzol und Toluol, denn beide haben eine ähnliche Molekülstruktur. Die Lösung kann somit leicht sieden und die Gibbs-Energie
nimmt dementsprechend zu.
Mathematisch kann man das so erklären: Die Formel für das chemische Potential lautet: µA= µA* + RT ln xA
µ* = das chemische Potential der reinen Lösung
Damit eben die Gibbs-Energie steigt, müssen wir für xA= 1 einsetzen, damit ln xA = 0 —> µA = µA* > 0. Das heißt nun, dass ein Lösungsmittel mit ähnlicher chemischer Struktur wie die Lösung (Toluol und Benzol), ein größeres chemisches Potential aufweist. Somit kann man diesen Prozess,also die Siedepunktserhöhung verhindern.
Sind meine Überlegungen so richtig oder habe ich einen Denkfehler?
Es hat mich wirklich Zeit und Nerven gekostet, die Theorie zu verstehen, daher würde ich mich über eine Rückmeldung besonders freuen.
Es geht hier um die folgende Fragestellung:
Eine Reinsubstanz liegt unterhalb der Siedetemperatur in ihrer flüssigen Phase vor. Die Temperatur wird nun schnell erhöht und man befindet sich auf der orange gefärbten Linie im µ-T-Diagramm, die Substanz befindet sich oberhalb der Siedetemperatur im flüssigen Zustand. Wie kann das System die Gibbs-Energie erniedrigen, wie nennt man diesen Prozess und wie kann man diesen Prozess vermeiden?
Ich hab´ da zwar einige Ideen, aber ich bin mir nicht sicher, ob die so stimmen.
Aber ich teile kurz meine Gedanken:
Die theoretische Erklärung: Die Gibbs-Energie (chemisches Potential) hängt von der Zusammensetzung des Lösungsmittels ab. Die Gibbs-Energie der reinen Lösung ist größer als die der Lösung. Wenn man in die reine Lösung, nicht-flüchtige Substanzen (wie z.B NaCl) hinzugibt, dann verringert sich die Gibbs-Energie, da diese „nicht flüchtigen“ Substanzen die Oberfläche der Flüssigkeit blockieren und die Moleküle der Reinsubstanz nicht mehr in die Gasphase übergehen können. Dadurch wird der Dampfdruck erniedrigt und der Siedepunkt erhöht. Wir müssen also die Temperatur erhöhen, damit die Lösung anfängt zu sieden. Dieser Prozess wird als Siedepunktserhöhung bezeichnet. Dieser kann vermieden werden, wenn die Moleküle der beiden Komponente eine ähnliche Struktur haben oder man flüchtige Substanzen in die Lösung hineingibt. Somit steigt der Dampfdruck und der Siedepunkt nimmt ab. Ein Beispiel hierfür wäre eine Mischung aus Benzol und Toluol, denn beide haben eine ähnliche Molekülstruktur. Die Lösung kann somit leicht sieden und die Gibbs-Energie
nimmt dementsprechend zu.
Mathematisch kann man das so erklären: Die Formel für das chemische Potential lautet: µA= µA* + RT ln xA
µ* = das chemische Potential der reinen Lösung
Damit eben die Gibbs-Energie steigt, müssen wir für xA= 1 einsetzen, damit ln xA = 0 —> µA = µA* > 0. Das heißt nun, dass ein Lösungsmittel mit ähnlicher chemischer Struktur wie die Lösung (Toluol und Benzol), ein größeres chemisches Potential aufweist. Somit kann man diesen Prozess,also die Siedepunktserhöhung verhindern.
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anonym
Punkte: 31
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