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Lexikon der Chemie: Dampfdruckdiagramm

Dampfdruckdiagramm, die Darstellung des Dampfdruckes über Mischungen bei einer vorgegebenen konstanten Temperatur in Abhängigkeit von der Zusammensetzung der flüssigen Phase. Die Zusammensetzung wird im allg. mit dem Molenbruch angegeben. Enthält eine Mischung zwei verdampfbare Komponenten A und B, dann reicht zur Beschreibung der Zusammensetzung ein Molenbruch, weil xA + xB = 1 gilt. Trägt man auf der Abszisse xB auf, so liegt an der Stelle xB = 0 der reine Stoff A und bei xB = 1 der reine Stoff B vor.

Der Gesamtdampfdruck p über der Mischung ist nach dem Daltonschen Gesetz gleich der Summe der Partialdrücke p = pA + pB. Im Idealfall gilt für beide Partialdrücke das Raoultsche Gesetz gemäß pA = p0AxA = p0A(1 – xB) und pB = p0B xB und damit p = p0A + (p0Bp0A)xB, wobei p0A und p0B die Dampfdrücke der reinen Komponenten bedeuten. Der Gesamtdampfdruck steigt oder fällt linear mit xB, je nachdem, ob pOBpOA >< 0 zutrifft (Abb. a).

Die Gasphase hat nicht die gleiche Zusammensetzung wie die flüssige Phase, sondern sie ist reicher an der Komponente mit dem höheren Dampfdruck. Darauf beruht die Trennbarkeit des Stoffgemisches durch Destillation. Deshalb ist in der Abb. eine zweite Kurve g eingezeichnet, die die Molenbrüche in der koexistierenden Gasphase angibt. In Abb. a entspricht Punkt 1 dem Gesamtdruck einer flüssigen Mischung mit dem Molenbruch xB = xfl und Punkt 2 gibt die Zusammensetzung der damit koexistierenden Gasphase an (xB = xg).

In realen Mischungen treten Abweichungen vom idealen Raoultschen Gesetz auf. Sind die zwischenmolekularen Wechselwirkungen zwischen A und B kleiner als in den reinen Stoffen (f > 1), so ist die Flüchtigkeit erhöht (Abb. b). Im entgegengesetzten Fall kehren sich die Verhältnisse um. Die Effekte (Abb. c) können so stark sein, daß der Gesamtdruck ein Maximum bzw. ein Minimum aufweist. In den Extremwerten haben die flüssige und die Gasphase gleiche Zusammensetzung. Es liegt ein azeotropes Gemisch vor, das destillativ nicht getrennt werden kann.

Enthält eine Mischung mehr als zwei Komponenten (z. B. n), so werden zur Beschreibung der Zusammensetzung n – 1 Molenbrüche benötigt. Für ternäre Systeme aus den Komponenten A, B und C ist eine Darstellung in einem Dreieck möglich. Die Eckpunkte entsprechen den reinen Komponenten. Die Dampfdrücke werden als Isobaren in Form von Höhenschichtlinien eingetragen.

Darstellungen, bei denen für einen konstanten Druck die Siedetemperatur in Abhängigkeit von der Zusammensetzung aufgetragen wird, bezeichnet man als Siedediagramme.



Dampfdruckdiagramm. Abb.: Typen von Dampfdruckdiagrammen.

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