Fest/Flüssig-Phasengleichgewicht binärer Systeme

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Fest/Flüssig−Phasengleichgewicht binärer Systeme 6 Widerstands- Thermometer Abb. 4: Apparatur zur Messung der Gefrierpunktserniedrigung Nehmen Sie zweimal die Temperatur-Zeit-Kurve des Abkühlvorganges auf. . Die Temperatur-Zeit-Kurve wird etwa den in Abbildung 5 dargestellten Verlauf zeigen. Bestimmen Sie daraus die Lage des Gefrierpunktes T0 von Wasser als reinem Lösungsmittel. Nehmen Sie dann Abkühlkurven mit mB = 0.5, 1.0 und 1.5 g Einwaage auf. Lösen Sie dazu die abgewogenen Mengen mB in bekannten Mengen mA reinen Wassers und kühlen Sie die Lösung vor. Füllen Sie dann die Lösung in den Einsatz A und nehmen die Abkühlkurve der Lösung auf, die einen ähnlichen Verlauf wie in Abbildung 5 zeigen sollte. Während die Temperatur des zweiphasigen Lösungsmittels (Wasser/Eis) während des gesamten Gefriervorgangs streng konstant bleibt, sollte sich die zweiphasige Lösung (Eis und Lösung) weiter abkühlen, bis das Eutektikum erreicht ist. Der Grund ist der zusätzliche thermodynamische Freiheitsgrad des zweikomponentigen Systems. Allerdings ist dieser Unterschied wegen der geringen Kühlleistung des Praktikumsaufbaus experimentell nicht beobachtbar. _________________________________________________________________________________________ Apparatives Praktikum Physikalische Chemie für Studierende der Biologie WS 201/1 TU Braunschweig, Institut für Physikalische und Theoretische Chemie
Fest/Flüssig−Phasengleichgewicht binärer Systeme 7 Abb. 5: Abkühlkurve des Lösemittels (schwarz) und der Lösung (rot) Tritt keine Unterkühlung auf, so scheidet sich bei der Temperatur T das feste Lösungsmittel ab. In der Regel sind jedoch erhebliche Unterkühlungen, in der Skizze bis zur Temperatur T'', zu beobachten. Arbeiten Sie zur Bestimmung der Gefrierpunktserniedrigung ΔT näherungsweise mit der Temperatur T', die sich unmittelbar nach Aufheben der Unterkühlung einstellt: ΔT = T0 − T'. Der steile Temperaturanstieg um ΔTU = T' − T'' ist eine Folge der durch das Ausfrieren einer gewissen Menge ΔmA des Lösungsmittels freiwerdenden Gitterenergie ΔmAΔHA. Dabei ist ΔHA die spezifische Schmelzwärme des Lösungsmittels. Bei starker Unterkühlung bedarf deshalb die Größe mA noch einer Korrektur, die die bei der Aufhebung der Unterkühlung abgeschiedene Menge ΔmA des festen Lösungsmittels berücksichtigt. ΔmA erhält man aus der Energiebilanz: (mA + mB) cL ΔTU = ΔmA ΔHA. Dabei ist cL die spezifische Wärme der Lösung. Nimmt man an, dass cL in etwa gleich der spezifischen Wärme c des Lösungsmittels ist, so lässt sich die Größe ΔmA berechnen und zur Korrektur von mA in der Weise mA' = mA - ΔmA verwenden. Verwenden Sie den korrigierten Wert mA' an Stelle von mA in ΔT = KK yB, um die Molmasse MB des unbekannten Stoffes nach Gleichung (9) zu bestimmen. Die Zahlenwerte c, ΔHA und KK für Wasser entnehmen Sie der Literatur oder Tabellenwerken. Geben Sie die benutzten Werte sowie die Quelle bei der Auswertung an. Vergleichen Sie Ihren Wert für MB mit dem tatsächlichen Wert. Wie groß ist die relative Abweichung ? _________________________________________________________________________________________ Apparatives Praktikum Physikalische Chemie für Studierende der Biologie WS 201/1 TU Braunschweig, Institut für Physikalische und Theoretische Chemie
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