Fest/Flüssig-Phasengleichgewicht binärer Systeme

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 ?
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Apparatives Praktikum Physikalische Chemie für Studierende der Biologie WS 201/1
TU Braunschweig, Institut für Physikalische und Theoretische Chemie