Wie viele und welche Phasen entstehen aus Wasser, Essigsäure und Toluol? - Binodale und Konode im Gibbsschen Dreiecksdiagramm

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Formal Metadata

Title
Wie viele und welche Phasen entstehen aus Wasser, Essigsäure und Toluol? - Binodale und Konode im Gibbsschen Dreiecksdiagramm
Subtitle
Übungsaufgabe 30
Title of Series
Part Number
Ü 30
Author
Contributors
License
CC Attribution - NonCommercial 3.0 Germany:
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Identifiers
Publisher
Release Date
2013
Language
German
Production Year
2013
Production Place
Jülich

Content Metadata

Subject Area
Keywords Physikalische Chemie Thermodynamik
Toluene Acetic acid Toluene
Toluene Mixture Acetic acid Acetic acid Toluene
Toluene Lecture/Conference
Acetic acid
Toluene
Wir mischen Toluol, Wasser und Essigsäure. Zunächst bestimmen wir die prozentuale
Zusammensetzung der Mischung. Bei 20 Kilogramm Gesamtmasse haben wir 35
Massen-% Wasser, 10 % Essigsäure und 55 % Toluol. Hier sehen Sie das Gibbssche Dreiecksdiagramm der drei Komponenten. Wir erkennen eine Binodale (oder Binode; orange). Oberhalb der Binodale ist das System homogen; unterhalb der Binodale ist das System heterogen; in diesem Bereich sind einige Konoden (gelb) eingezeichnet. Wo im Diagramm liegt unsere Mischung? Wir haben 10% Komponente A - wir suchen auf der Gehalts-Skala für Essigsäure die 10 % Linie. Die Skalierung nicht hier waagerecht - wir können leicht die 10 % Linie (schwarz) einzeichnen. Die 35 % Komponente B müssen wir auf der
Gehalts-Skala für Wasser suchen. Diese Skala ist um 60° geneigt - wir erhalten 35 %-Linie (rot). Beim Einzeichnen der
55 %-Linie für Toluol müssen wir bedenken, dass die Gehalts-Skala für C um 60° in die andere Richtung geneigt ist. Die 55 %-Linie entspricht der grünen Gerade. Alle drei Geraden schneiden sich in einen Punkt; dieser Punkt entspricht der Zusammensetzung, die wir hergestellt haben. Der Zustandspunkt liegt im
heterogenen Bereich, d.h. das System ist "homogen nicht stabil, sondern zerfällt entlang der Konode in zwei Phasen." Diesen Zerfall wollen wir genauer diskutieren: Die Zusammensetzung entspricht einem Zustand im Diagramm an dieser Stelle (gelbes Dreieck); der Zustand liegt im heterogenen Bereich; das System ist hier also homogen nicht stabil, sondern zerfällt entlang der Konode in zwei Phasen. Zum
einen in einer Phase, die diesem Schnittpunkt Konode/Binodale q´ entspricht - 20 % Wasser und 80 % Essigsäure. Zum anderen
in eine Phase, die diesem Schnittpunkt Konode/Binodale p´ entspricht - fast reines Toluol. Wenn wir das Mengenverhältnis von organischer Phase (Toluol) und wässriger Phase (Wasser/Essigsäure) ermitteln wollen, benötigen wir das
Hebelgesetz. Dazu messen wir den Abstand des Zustandspunktes von p´und q´,
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