Phasendiagramme

[Biolochemion888]

Hallo,

wenn ich das Zustandsdiagramm für eine binäre Verbindung der Zusammensetzung AB₂ mit Schmelzpunkt-Maximum skizzieren soll, spielt dann die Stöchiometrische Zusammensetzung der Verbindung eine Rolle beim Zeichnen des Diagramms?

Ich hätte das Diagramm einfach in etwa so wie in der Abb. (siehe Anhang) skizziert, d.h. ohne Berücksichtigung des stöchiometrischen Verhältnisses.

Vielen Dank im Voraus!

[Muzmuz]

Ja, spielt natürlich eine Rolle. Wenn du das stöchiometrische Verhältnis nicht berücksichtigt hast, dann ist dein Diagramm zufällig passend geworden.
Denn die x-Position des Schmelzpunktsmaximum muss der Zusammensetzung entsprechen, und du hast es in etwa an der Position 66.7% A, 33.3% B hingesetzt.
Wäre das Schmelzpunktsmaximum bei einer Verbindung AB, müsste das Maximum genau in der Mitte sein.

lg,
Muzmuz

[Biolochemion888]

Ok, vielen Dank erstmal

Kann man das auch chemischen erklären, würde nämlich gerne verstehen, was dahintersteckt?

Also warum ist das Schmelzpunktmaximum genau bei der stöchiometrischen Zusammensetzung?

Vielen Dank im Voraus!

[Muzmuz]

Bei welcher stöchiometrischen Zusammensetzung so ein Schmelzpunktmaximum ist, hängt von betrachteten System ab. Der Punkt aber ist, dass es sich dabei um eine homogene Verbindung handelt. In deinem Falle wäre diese Verbindung AB2.

Es ist so, dass reine Verbindungen ein lokales Schmelzpunktmaximum haben und heterogene Feststoffgemische bei homogener Flüssigphase immer eine Schmelzpunktabsenkung bewirken. Man kennt das von diversen Frostschutzmitteln, die entweder fest (z.B. Streusalz) oder flüssig (z.B. Alkohol) sein können.

Der thermodynamische Hintergrund ist der, dass es beim Erstarren zu einer Auftrennung des Gemisches kommt, was eine zusätzliche Entropieverminderung bedeutet.
Betrachten wir den Schmelzvorgang über die Gleichung dG = dH - TdS.
Das Schmelzen ist immer endotherm, also dH > 0. dS ist immer positiv, T ebenso.
Bei der Reinsubstanz ist dann bei einer gewissen Temperatur dH = TdS, ergo dG = dH - TdS = 0. Diese Temperatur ist dann die Schmelztemperatur.
Erhöht man nun dS durch eine "Verunreinigung" (gleichzeitig bleibt dH gleich groß oder ändert sich nur unmaßgeblich), dann wird dG bei einer niedrigeren Temperatur schon 0 bzw bei der Betrachtung von dH = TdS wird bei konstantem dH und größerem dS zwangsweise T geringen, so lange die Gleichung stimmt.

Wichtig für eine hohe Absenkung sind Unmischbarkeit in der Festphase, Mischbarkeit in der Flüssigphase. Daher wirken kurzkettige Alkohole gut als Frostschutz von wässrigen Lösungen, langkettige Alkohole, Öl oder Benzin auf Grund schlechter Mischbarkeit in der Flüssigphase nicht.

lg,
Muzmuz