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Phasengleichgewichte

Dampfdruckerniedrigung

Definition
In einem idealen Zweikomponenten-Zweiphasen-System ist die relative Erniedrigung des Dampfdrucks des Lösungsmittels nach dem Raoult-Gesetz gleich dem Stoffmengenanteil des gelösten Stoffes.

Die Erniedrigung des Dampfdrucks hat einen Einfluss auf das Phasendiagramm der wässrigen Lösung im Vergleich zum Phasendiagramm des reinen Wassers.

Abb.1
Siedepunktserhöhung
Abb.2
Gefrierpunktserniedrigung

Wie aus dem Phasendiagramm ersichtlich ist, bewirkt eine Dampfdruckerniedrigung eine Siedepunktserhöhung. Eine Substanz siedet, wenn ihr Dampfdruck den Umgebungsdruck erreicht. Wird der Dampfdruck einer Substanz durch Zugabe von Gelöstem erniedrigt, wird der Umgebungsdruck erst bei höherer Temperatur erreicht. Dies ist aber nur der Fall, wenn das Gelöste bei der betrachteten Temperatur keinen Dampfdruck hat und damit die Gasphase aus reinem Lösungsmittel besteht. Analog erkennt man aus der Abbildung, dass eine Dampfdruckerniedrigung eine Gefrierpunktserniedrigung bewirkt. Dies ist aber nur dann der Fall, wenn reines Lösungsmittel auskristallisiert.

Bei Mischkristallbildung zwischen Lösungsmittel und Gelöstem muss man andere Modelle anwenden.

Für die Gefrierpunktserniedrigung (G) und die Siedepunktserhöhung (S) gilt

ΔTG Δp b ΔTS Δp b b : Molalität ΔTG = Kf b ΔTS = Kb b

Die Konzentration wird in kgmol-1 Lösungsmittel, das heißt als Molalität angegeben, weil diese Einheit temperaturunabhängig ist. Die Proportionalitätsfaktoren Kf und Kb sind Konstanten des Lösungsmittels. Sie geben formal die Gefrierpunktserniedrigung beziehungsweise Siedepunktserhöhung von Lösungen der Molalität 1 molkg-1 an. Kf nennt man kryoskopische, Kb ebullioskopische Konstante.

Daten für verschiedene Lösungsmittel

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