Untersuchung der Ursachen von Aromaveränderungen an einem ...

Theoretischer Teil: Zum Phasenübergang flüssig - gasförmig
Der Gesamtdampfdruck p der Mischung setzt sich nach dem DALTONschen
Gesetz additiv aus den einzelnen Partialdrücken zusammen, so dass gilt:
A
B
A
*
A
B
- 24 -
*
B
*
B
p = p + p = x p + x p = p + ( p − p )x
(Gl. 2)
Aus der Gleichung ist ersichtlich, dass der Gesamtdampfdruck bei konstanter
Temperatur linear von der Zusammensetzung abhängt. Würde die Konzentration
einer Substanz in der flüssigen Phase steigen, würde sich ohne Berücksichtigung
der veränderten Matrixeinflüsse auch ihre Konzentration in der
Gasphase erhöhen. Analoges gilt für abnehmende Konzentrationen.
Stehen flüssige und gasförmige Phase im Gleichgewicht, so muss ihre Zusammensetzung
aber nicht notwendigerweise übereinstimmen. Es ist vielmehr
zu erwarten, dass die Komponente mit der höheren Flüchtigkeit sich im
Dampfraum relativ zur Komponente mit der geringeren Flüchtigkeit anreichert.
Nach dem DALTONschen Gesetz lassen sich die Molenbrüche y für die Komponenten
A und B in der Gasphase wie folgt definieren:
pA yA = bzw.
p
*
A
p B
*
B
A
y B =
(Gl. 3)
p
Setzt man Gleichung 1 und 2 in Gleichung 3, lässt sich der Molenbruch der
Komponente A bzw. B unter Berücksichtigung ihrer Dampfdrücke in Abhängigkeit
der Zusammensetzung der flüssigen Phase ableiten:
y
A
=
p
*
B
x
+ ( p
A
*
A
Wenn A die flüchtigere
Komponente und damit ihr
Dampfdruck p*A>p*B ist, ist
der Molenbruch yA in der
Gasphase größer als der
Molenbruch xA in der flüssigen
Phase. Dieser Sachverhalt
wird durch die nebenstehende
Graphik (Abb. 3-2)
verdeutlich.
p
*
A
*
B
− p ) x
A
bzw. yB 1−
y A
= (Gl. 4)
Je flüchtiger A ist, umso mehr verschiebt sich das Gleichgewicht zu größeren
Molenbrüchen yA in der Gasphase. Der hier dargestellte Zusammenhang stellt
anschaulich u.a. die Grundlage der destillativen Stofftrennung dar. Duftstoffe,
die sich aufgrund ihrer Flüchtigkeit im Dampfraum eines Untersuchungsmus-
Abb. 3-2:
Verschiebungen
der Zusammensetzung
flüssige -
gasförmige Phase
in Abhängigkeit
des Dampfdrucks