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Binäre Gas/Flüssigkeits-Gleichgewichte - Henry-Fall

Thermodynamische Behandlung - Aktivitäten des Gelösten

Wir betrachten in diesem Abschnitt das Henry-Grenzgesetz aus thermodynamischer Sicht. Besteht ein Gleichgewicht, so muss das chemische Potenzial jeder Komponente in beiden Phasen gleich sein. Hier befindet sich nur die Komponente 2 (Gas) in beiden Phasen. Folglich gilt im Gleichgewicht

μ2 ' ( p2 , T ) = μ2 ' ' ( p2 , T ) .

Chemische Potenziale

Abb.1
System aus einer Flüssigkeit mit einer darüberliegenden Gasphase.

Gasphase Flüssige Phase μ2 ' ' = Gm,2 ' ' ( p° , T ) + R T ln p2 p° μ2 ' ( x2 , p2 , T ) p° = 1 bar Die explizite Form der  x2 - Abhängigkeit ist zunächst nicht bekannt.

Mit der Gleichheit μ2 ' = μ2 ' ' folgt im Gültigkeitsbereich des Henry-Gesetzes, also für verdünnte Lösungen,

μ2 ' = Gm,2 ' ' ( p° , T ) + R T ln p2 p° = Gm,2 ' ' ( p° , T ) + R T ln x2 kH , 2 p° = Gm,2 ' ' ( p° , T ) + R T ln kH , 2 p° + R T ln x2 = μ° 2 ' ( p° , T ) + R T ln x2

mit der Definition

μ° 2 ' ( p° , T ) = Gm,2 ' ' ( p° , T ) + R T ln kH , 2 p° .
Henry-Grenzgesetz für reale Lösungen
p2 = a2 kH , 2
Für eine reale Lösung ist im Henry-Grenzgesetz der Stoffmengenanteil durch die Aktivität des Stoffes 2 zu ersetzen. Ihre Werte können aus experimentellen Dampfdrücken ermittelt werden.
Abb.2
Dampfdruckdiagramm einer binären Mischung

Dampfdruckverhalten einer binären Mischung in der Nähe des reinen Lösungsmittels für die gelöste Komponente. Aus den Streckenabschnitten des realen und idealen Verhaltens kann der Aktivitätskoeffizient bestimmt werden.

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