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Phasengleichgewichte

Dampfdruck über einer Lösung

Betrachtet man ein Zweiphasensystem, bestehend aus einer flüssigen und einer gasförmigen Mischphase, befindet sich dieses System nur dann im thermodynamischen Gleichgewicht, wenn für jede Komponente i des Gesamtsystems das chemische Potenzial in der Lösung und in der Gasphase gleich ist.

Bezeichnet man die flüssige Phase mit α und die Gasphase mit β , gilt im Gleichgewicht für die Komponente i:

μi α = μi β

Mit der Bedingung eines währenden Gleichgewichts kann hieraus der Zusammenhang zwischen dem Dampfdruck einer Komponente i und der Zusammensetzung in der flüssigen Phase hergestellt werden.

Raoult-Gesetz

Das Raoult-Gesetz ergibt sich für den einfachsten Fall von idealem Verhalten sowohl in der flüssigen als auch in der Gasphase.

pi = xi pi*

Dabei ist pi als Partialdruck der Komponente i in der gasförmigen Mischphase, xi als Molenbruch der Komponente in der flüssigen Phase und pi* als Dampfdruck der reinen Komponente.

Verhält sich die flüssige Mischung nicht ideal, erhält man Abweichungen vom Raoult-Gesetz, die man durch die Einfühung von Aktivitätskoeffizienten berücksichtigen kann:

pi = pi* xi α fi α = p* a i α mit lim bi α 1 fi = 1

Henry-Gesetz

Für xi α 0 geht der Aktivitätskoeffizient gegen einen konstanten Wert ( lim xi α 0 fi α = const. ). Daraus folgt für die Komponente in unendlicher Verdünnung das Henry-Gesetz.

pi = pi* xi α const. = k i xi α

Reale Mischungen

Bei der Beschreibung des Dampfdrucks von realen Mischungen stellen die Henry- bzw. die Raoult-Gerade Grenzgesetze dar.

Abb.1
Dampfdruck von realen Mischungen

Applet für eine ideale und reale Mischung

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