5. Mehrkomponentensysteme - Gleichgewichte
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- Axel Beyer
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1 5. Mehrkomonentensysteme - lechgewchte 5.1 Phsenglechgewchte Enfluss gelöster Stoffe osmotscher ruck Trennung zweer Lösungen durch sem-ermeble Membrn, de nur für ds Lösungsmttel durchlässg st (z.. Schwensblse, Kufercynoferrt(II)-beschchtetes oröses Substrt, ellulose-bserende Membrn, Ionenustuschmembrn für Slze, etc.) eobchtung: Lösung m lechgewcht mt renem Lösungsmttel über ene sem-ermeble Membrn verdünnt sch, bs der egendruck der Flüssgketssäule ds Enströmen von Lösungsmttel stot. nlog: be ufwendung enes zusätzlchen rucks, dem osmotschen ruck, fndet ken Lösungsmttelfluss über de Membrn sttt us: P.W. tkns,physklsche heme (VH) P1 (SS2012) 16 Folen n Zusmmenrbet mt Jul Kunze n nlehnung n lender Ogrodnks Skrt ge: 262
2 5. Mehrkomonentensysteme - lechgewchte 5.1 Phsenglechgewchte Enfluss gelöster Stoffe osmotscher ruck erechnung m : gleches chemsches Potentl ren Msch ( ) (, ) für de Mschhse: Msch (, ) ( ) ren T ln & -bhänggket von : (s. S. 226 & S. 241) ren ( ) ren () V m d (P.W. tkns,physklsche heme (VH)) ren ren ( ) () V d m T ln T ln V d m unter den nnhmen dss: - molres Volumen von renem (V m ) = konstnt Tfelnschreb: Herletung - sehr klen V n T vn t Hoff sche lechung [ ] P1 (SS2012) 16 Folen n Zusmmenrbet mt Jul Kunze n nlehnung n lender Ogrodnks Skrt ge: 263 bzw. Verwendung zur Molmssenbestmmung v. Mkromolekülen T ; [] n [mol /l]
![5. Mehrkomonentensysteme - lechgewchte 5.1 Phsenglechgewchte Enfluss gelöster Stoffe osmotscher ruck esel: osmotscher ruck von PV n yclohenon versus c PV [g/l] be 298K M PV? us: P.](/docs-images/78/77113576/images/3-1.jpg "W. tkns,physklsche heme (VH) Tfelnschreb: Herletung y Intercet T gm M=120 kg/mol 120 klton P1 (SS2012) 16 Folen n Zusmmenrbet mt Jul Kunze n nlehnung n lender Ogrodnks Skrt ge:")
3 5. Mehrkomonentensysteme - lechgewchte 5.1 Phsenglechgewchte Enfluss gelöster Stoffe osmotscher ruck esel: osmotscher ruck von PV n yclohenon versus c PV [g/l] be 298K M PV? us: P.W. tkns,physklsche heme (VH) Tfelnschreb: Herletung y Intercet T gm M=120 kg/mol 120 klton P1 (SS2012) 16 Folen n Zusmmenrbet mt Jul Kunze n nlehnung n lender Ogrodnks Skrt ge: 264
4 5. Mehrkomonentensysteme - lechgewchte 5.1 Phsenglechgewchte ktvtät eschrebung enes relen Systems be belebger Konzentrton: ktvtät Msch (g), (g) & (g) (l) & (l) Msch (l), Msch Msch (g) (l) gemäss S. 254: für dele Lösungen (oult sches esetz): Msch Msch (l) ren ( l) (l) ren (l) T ln T ln Msch ren ren wobe sch uf den Stndrdzustnd der renen Lösung ( =1) be 0.1 MP bezeht Msch ren efnton für ncht-dele Lösungen: ( l) (l) T ln be Verglech mt obger lechung: P1 (SS2012) 16 Folen n Zusmmenrbet mt Jul Kunze n nlehnung n lender Ogrodnks Skrt ge: 265 wobe ktvtät entsrcht effektvem Molenbruch Msch ren Tfelnschreb: esel
5 5. Mehrkomonentensysteme - lechgewchte 5.1 Phsenglechgewchte ktvtät eschrebung enes relen Systems be belebger Konzentrton: ktvtät rele Lösungen: ds oult sche esetz wrd erfüllt für 1 für 1: Msch ren und d Msch ren Enführung von ktvtätskoeffzent emrscher Korrekturfktor,wobe wenn 1 us: Msch ren Msch ren gemessener mfdruck oult'scher mfdruck für ds chemsche Potentl glt dnn: Msch ren ren (l) T ln T ln ( l) (l) T ln P1 (SS2012) 16 Folen n Zusmmenrbet mt Jul Kunze n nlehnung n lender Ogrodnks Skrt ge: 266
6 5. Mehrkomonentensysteme - lechgewchte 5.1 Phsenglechgewchte ktvtät del verdünnte Lösungen es glt ds Henry sche esetz: Msch =K für 0 Msch Msch ren ren K ( l) (l) T ln ren (l) T ln ren T ln d K und ren konstnte Egenschften des gelösten Stoffes efnton enes neuen chemschen Stndrdotentls ren K Msch (l) (l) T ln ren ( l) (l) T ln rele Lösungen efnton der ktvtät nlog vorherger etrchtung Msch ( l) (l) T ln Msch gelöster Stoff: verhält sch del, wenn sene Konzentrton gegen Null geht Lösungsmttel: verhält sch del, wenn sen rener Zustnd errecht wrd und P1 (SS2012) 16 Folen n Zusmmenrbet mt Jul Kunze n nlehnung n lender Ogrodnks Skrt ge: 267 K
7 5. Mehrkomonentensysteme - lechgewchte 5.1 Phsenglechgewchte ktvtätsdefntonen für rele se: Verwendung der Fugztät f und des Fugztätskoeffzenten us: P.W. tkns,physklsche heme (VH) f T ln, wobe f und 1 wenn 0 P1 (SS2012) 16 Folen n Zusmmenrbet mt Jul Kunze n nlehnung n lender Ogrodnks Skrt ge: 268
8 5. Mehrkomonentensysteme - lechgewchte 5.2 hemsches lechgewcht lechgewchtskonstnte llgemene Formulerung ener chemschen ekton: m lechgewcht: lechgewchtskonstnte K wobe: [ ] : lechgewchtsktvtät : stöchometrsche Fktoren = negtv für Edukte, = ostv für Produkte de lechgewchtskonstnte st dmensonslos Skrt r. Ogrodnk: Ktel 16.1 P1 (SS2012) 16 Folen n Zusmmenrbet mt Jul Kunze n nlehnung n lender Ogrodnks Skrt ge: 269
9 5. Mehrkomonentensysteme - lechgewchte 5.2 hemsches lechgewcht lechgewchtskonstnte edngung für chemsche ektonen: d 0; d 0,T V, T m glt = ; be sontnen Prozessen glt < n geschlossenen Systemen snd Stoffmengenänderungen ncht fre wählbr, se snd durch de Stöchometre der Umsätze mtennder gekoelt. dher wrd de ektonslufzhl engeführt: d dn bzw. dn d ht de menson ener Stoffmenge; be d =1mol hben sch mol mt mol zu mol und mol umgesetzt. Mn srcht dnn von enem Formelumstz für de ekton snd, negtv,, ostv zu rechnen: Formulerung der bbs schen Fundmentlglechungen mt Hlfe der ektonslufzhl: d SdT dv d SdT Vd d P1 (SS2012) 16 Folen n Zusmmenrbet mt Jul Kunze n nlehnung n lender Ogrodnks Skrt ge: 270 d
10 5. Mehrkomonentensysteme - lechgewchte 5.2 hemsches lechgewcht lechgewchtskonstnte Kurze etrchtung der Freen ektonsenthle ls Funkton der ektonskoordnte : d d,t d dn wobe, und,t,n j de chemschen Potentle hängen von der Zusmmensetzung des Systems b de Stegung von () ändert sch somt mt fortschretender ekton n lechgewchtzusmmensetzung: ( ) 0 Skrt r. Ogrodnk: Ktel 16.1 mn P1 (SS2012) 16 Folen n Zusmmenrbet mt Jul Kunze n nlehnung n lender Ogrodnks Skrt ge: 271
11 5. Mehrkomonentensysteme - lechgewchte 5.2 hemsches lechgewcht lechgewchtskonstnte drus ergeben sch de Free ektonsenerge und de Free ektonsenthle: V,T (V,T konst.),t (,T konst.) lle weteren etrchtungen stellen wr mt d n (mest sobre Prozesse n der heme) für enen Formelumstz (bezogen uf d =1mol) folgt: 0 d sch chemsche ektonen.. n relen Mschhsen bselen glt: (,T) (,T) T ln (1) P1 (SS2012) 16 Folen n Zusmmenrbet mt Jul Kunze n nlehnung n lender Ogrodnks Skrt ge: 272
12 5. Mehrkomonentensysteme - lechgewchte 5.2 hemsches lechgewcht lechgewchtskonstnte herus folgt: T ln (2) = Stndrdzustnd für de rene Substnz für de ekton: erster Term der rechten Sete der lechung (2): des st de Stndrd free ektonsenthle (lle Substnzen legen n hren Stndrdzuständen vor) θ zweter Term überführt de Komonenten n hre relen Zustände: T ln T ln T ln eschrebung der delen Mschhse us den renen Substnzen Untersched zwschen relem und delem Verhlten P1 (SS2012) 16 Folen n Zusmmenrbet mt Jul Kunze n nlehnung n lender Ogrodnks Skrt ge: 273
13 5. Mehrkomonentensysteme - lechgewchte 5.2 hemsches lechgewcht lechgewchtskonstnte es ergbt sch us (1) und (2): T ln 0 wobe < st en sontner Prozess; = st m lechgewcht. en ostves sgt us, dss unter geg. edngungen der Prozess ncht sontn n de vorgegebene chtung, sondern n umgekehrter chtung bläuft m lechgewcht können nur bestmmte ktvtäten vorlegen: [ ] es glt: dnn wrd: ln 0 T ln 0 T ln T ln K 0 K llgemene Formulerung des MW P1 (SS2012) 16 Folen n Zusmmenrbet mt Jul Kunze n nlehnung n lender Ogrodnks Skrt ge: 274
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