Physikalische Chemie
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Physikalische Chemie Ob Elektrochemie oder Quantenmechanik, das Feld der physikalischen Chemie ist weit! Hier könnt ihr Fragen von A wie Arrhenius-Gleichung bis Z wie Zeta-Potential stellen.

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Alt 17.12.2018, 18:08   #1   Druckbare Version zeigen
schreibtischhengst  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 4
Verdampfen vs. Verdunsten

Hallo ihr Lieben ,
zuerst mal kurz zur Nomenklatur: Ich habe das immer so verstanden: Verdunsten = Flüssigkeit geht in die Gasphase ohne zu sieden; Verdampfen = das Gleiche nur mit Temperatur am Siedepunkt/-bereich.
Nun zur Frage...

Wie ändert sich die Zusammensetzung einer Mischung beim Verdunsten?


Um die Frage zu spezifizieren, hier die folgende Beschreibung: Wir befinden uns im Zweikomponentensiedediagramm. Eine ideale Mischung zweier Flüssigkeiten wird zum Sieden erhitzt. Die Temperatur erhöht sich, bis man auf die Siedekurve trifft. Die Mischung siedet. Folgt man nun der Isothermen bis zum Schnittpunkt mit der Kondensationskurve hat man die Zusammensetzung der Gasphase. (zum Beispiel so: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/90/Siedelinse-2-komp-2.svg/1067px-Siedelinse-2-komp-2.svg.png) Soweit so gut.
Was nun jedoch, wenn ich meine Mischung gar nicht bis zum Siedepunkt erhitze, sondern einfach Verdunsten lasse. Woher kenne ich dann die Zusammensetzung des Anteils, der in die Gasphase übergeht??


Wenn genau der Anteil, den auch die Mischung hat, in Gasphase übergehen würde, dann könnte man doch so die Bildung eines Azeotrops verhindern (für Mischungen die potentiell soetwas Unvernünftiges tun).


So viel zur Frage. Meine eigene Vermutung? Ich glaube da gibt es einen gesetzmäßigen Zusammenhang der sich mir aktuell noch nicht erschließt und möglicherweise mit den Dampfdrücken zusammenhängt. Oder noch simpler: es ist der gleiche Anteil in der Gasphase wie beim Sieden - nur eben ohne Sieden.
schreibtischhengst ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 18.12.2018, 23:55   #2   Druckbare Version zeigen
NilsM Männlich
Mitglied
Beiträge: 1.290
AW: Verdampfen vs. Verdunsten

Zitat:
zuerst mal kurz zur Nomenklatur: Ich habe das immer so verstanden: Verdunsten = Flüssigkeit geht in die Gasphase ohne zu sieden; Verdampfen = das Gleiche nur mit Temperatur am Siedepunkt/-bereich.
Verdampfen = Phasenübergang von flüssig zu gasförmig
Sieden (Freie Verdampfung) = Sättigungsdampfdruck >= Umgebungsdruck
Verdunsten = Sättigungsdampfdruck >= Partialdruck der Komponente

Zitat:
Was nun jedoch, wenn ich meine Mischung gar nicht bis zum Siedepunkt erhitze, sondern einfach Verdunsten lasse. Woher kenne ich dann die Zusammensetzung des Anteils, der in die Gasphase übergeht??
Der Dampfdruck der beiden Komponenten steigt mit steigender Temperatur. Der leichter siedende Stoff geht allerdings anteilig deutlich mehr in die Gasphase über als der Schwersieder und reichert sich in der Gasphase an.
Man müsste daher spezifizieren bei welcher Temperatur man die Zusammensetzung der Gasphase kennen möchte.

Dier Herleitung ist nicht schwierig aber länglich:
Dazu bestimmt man zunächst den Dampfdruck p1 des Leichtsieders:
{p_1 = x_1 \cdot p_{01}}
p01 ist der Dampfdruck der reinen Komponente bei der gegebene Temperatur (z.B. zugänglich über Clausius-Clapeyron).
x1 ist der Stoffmengenanteil des Leichtsieders in der flüssigen Phasen

Nach dem Raoultschen Gesetz muss der Partialdruck in der Gasphase
{p_1 = y_1 \cdot p_{M}}
pM ist der Gesamtdruck der Gasphase.
y1 ist der Stoffmengenanteil des Leichtsieders in der Gasphase.

Durch Umformen (s. Literatur) erhält man
{y_1 = \frac{x_1 \cdot \alpha}{x_1\cdot (\alpha-1) + 1}}
{\alpha} ist der sog. Trennfaktor und berechnet sich als Quotient der reinen Dampfdrücke der beiden Komponenten bei der gegebenen Temperatur.
{\alpha = \frac{p_{01}}{p_{02}}}

Details finden sich in der geeigneten Literatur oder im Netz.
http://www.chemgapedia.de/vsengine/vlu/vsc/de/ch/7/tc/rektifikation/praktikum/rektifikation_praktikum.vlu/Page/vsc/de/ch/7/tc/rektifikation/praktikum/einfuehrung/siededia.vscml.html

Die graphische Auftragung von y1 gegen x1 wird dann als isotherme Gleichgewichtskurve bezeichnet.

VG
NilsM ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 27.12.2018, 23:21   #3   Druckbare Version zeigen
schreibtischhengst  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 4
Frage AW: Verdampfen vs. Verdunsten

Guten Tag zusammen,

erst einmal Danke NilsM für die ausführliche und zügige Antwort.
Ganz durch bin ich mit der Thematik leider noch nicht. Auch der Atkins schweigt zum Thema Verdunstung.
Sorry wegen der blöden Fragen, aber ich habe das Gefühl (wie hier auch sonst) mit geballter Kompetenz konfrontiert zu sein, deshalb erlaube ich mir das.

Zitat:
Sieden (Freie Verdampfung) = Sättigungsdampfdruck >= Umgebungsdruck
Spricht man vom Sättigungsdampfdruck nicht eigentlich nur im Gleichgewicht, daher in geschlossenen Systemen?

Zitat:
der Dampfdruck der reinen Komponente bei der gegebene Temperatur (z.B. zugänglich über Clausius-Clapeyron).
Berechnet man damit nicht den Verlauf der Siedepunktskurve? Da wir uns im vorliegenden theoretischen Fall doch unterhalb dieser Siedpunktskurve, bei der Verdunstung befinden, ist doch besagter Dampfdruck dann so eben nicht über Clausius-Clapeyron zugänglich oder!?

Zitat:
Durch Umformen (s. Literatur)
In dieser Literatur hab ich leider nichts zur Umformung gefunden. Damit will ich mich nicht zu lange aufhalten, mein Gefühl sagt mir, dass ich hier nicht mit falschen Formeln aufgehalten werde, wäre dennoch nice to know.

Würde man die von dir angegebene Formel grafisch Darstellen, würde man also sehen, dass der Anteil des Leichtsieders mit zunehmendem Stoffmengenanteil auch stärker in der Gasphase vertreten ist (klingt logisch ).


Gilt das denn dann nur für ideale Lösungen? Gäbe es demnach bei der Verdunstung realer Lösungen auch ein Pendant zum azeotropen Punkt, wie beim Verdampfen (Sieden) realer Lösungen?


Das müsste vermutlich so sein, denn sonst könnte man so ja die Problematik bei der destillativen Trennung von azeotropen Gemischen umgehen (von der technischen Realisierbarkeit mal abgesehen - Verdunsten ist doch zeitaufwändig!). Oder kann man diese Problematik so tatsächlich umgehen?


Viele Grüße
schreibtischhengst ist offline   Mit Zitat antworten
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Stichworte
azeotrop, gemisch, mischung, verdampfen, verdunsten

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