Volumen realer Mischungen
Scheinbare molare Volumina
Das reale Verhalten von flüssigen Mischungen macht sich besonders deutlich bemerkbar im folgenden Experiment. Wir addieren 1 Mol eines Stoffes 2 zu einer sehr großen Stoffmenge der reinen Flüssigkeit 1. In diesem Fall wird im Mittel jedes Teilchen 2 nur von Teilchen 1 umgeben sein. Die Teilchenwechselwirkungen 2-2 sind nahezu nicht vorhanden. Welchen Volumenzuwachs wird in dieser Situation das Mischen bringen? Die Antwort geben die folgenden Beispiele (alle Daten bei und ).
Ethanol (1) /Wasser (2) -Mischung
Wir vermischen ein Mol Wasser () mit einer sehr großen Stoffmenge (, unendliche Verdünnung von in ).
In Worten: Das molare -Volumen beträgt bei unendlicher Verdünnung in nicht , sondern nur ca. . In solch einem Fall wird vom scheinbaren molaren Volumen ( engl. „apparent molar volume”) gesprochen. Es ist vom Lösemittel abhängig, eine Konsequenz der verschiedenen Stärke der zwischenmolekularen Kräfte und der daraus resultierenden unterschiedlichen Packungsdichte der Moleküle.
Alkan (1) /Alkohol (2) -Mischungen
In -Alkanen führt die Substitution eines endständigen -Atoms durch zu den -Alkoholen . In ihnen bilden sich ebenfalls Wasserstoffbrücken O...H-O. Experimentelle Werte der scheinbaren molaren Volumina sind in der Tabelle aufgeführt (bei und ). Sie sind durchweg größer als die molaren Volumina der reinen Alkohole . Das unpolare Lösemittel bricht die Wasserstoffbrücken im reinen Alkohol auf, wodurch sich die Packungsdichte der vermindert.
- Tab.1
- Volumina von Alkan/Alkohol-Mischungen.
Lösungsmittel bei | Gelöstes bei | Molares Volumen Gelöstes in | Scheinbares, molares Volumen Gelöstes in |
---|---|---|---|
Hexan | Methanol | 40.72 | 50.3 |
Hexan | 1-Hexanol | 125.13 | 131.1 |
Hexan | 1-Decanol | 191.57 | 195.2 |
Decan | Ethanol | 58.66 | 65.9 |
Decan | 1-Butanol | 91.98 | 97.5 |
Decan | 1-Hexanol | 125.13 | 131.5 |
Fazit
Die gegebenen Beispiele binärer Mischungen zeigen die Auswirkung der zwischenmolekularen Kräfte in Form der scheinbaren molaren Volumina des Gelösten (Komponente 2) bei unendlicher Verdünnung im Lösungsmittel (Komponente 1). Allgemein lässt sich für das Mischungsvolumen Folgendes feststellen.
Hier werden die Assoziate 1...1 durch 2 aufgebrochen (oder 2...2 durch 1), die Packungsdichte nimmt insgesamt ab.
Hier bilden sich die Assoziate 1...2, die Packungsdichte nimmt insgesamt zu.