Übung 10

Prof. Dr. Prisner
Physikalische Chemie
Bitte beachten:
Bitte bearbeiten Sie jede Aufgabe auf einem separaten Blatt
Papier und schreiben Sie jeweils Übungsgruppe, Name,
gegebenenfalls Name des/r Partner/-in/-s und Matrikelnummer
in dieser Reihenfolge in die rechte obere Ecke (siehe Beispiel
rechts).
Übung 10
SS 2016
Übungsgruppe: z.B. Gruppe 1 (Schweighöfer)
Name: Max Musterfrau
Matrikelnummer: 1 234 567
Partner: Max‘ Partner
Abgabe in die Briefkästen im 2. Stock von N120
bis zum Mittwoch, 22.06.2016, 10 Uhr
Besprechung am Mittwoch, 29.06.2016
Aufgabe 1:
Eine Substanz befindet sich bei 25 °C und gegebenen Druck ideal gelöst in zwei nicht mischbaren Flüssigkeiten
1 und 2 (mit c2 = 11c1). Das chemische Potenzial der Substanz mit den jeweiligen Phases ist gegeben durch:
1 = *1(T,p) + RT ln c1/mol/l
2= *2(T,p) + RT ln c2/mol/l
mit
*2 - *1 = -11 kJ/mol
a) In welche Richtung wird die Substanz diffundieren, wenn die beiden Lösungen in Kontakt gebracht
werden?
b) Wie groß ist c2/c1 im Gleichgewicht? Welche der beiden ist das bessere Lösemittel für diese Substanz?
Begründen Sie mit den Werten für *1 und *2.
c) Geben Sie die Änderung der chemischen Potenziale *1 und *2 bei Verdampfung am Siedepunkt
an.
Aufgabe 2:
𝑔
Für eine binäre Mischung der Komponenten A und B ist der Molenbruch der Gasphase des Stoffes A (𝑦𝐴 )
gegeben durch den Ausdruck:
𝑔
𝑦𝐴 (𝑥𝐴𝑙 )
𝛾 ∙ 𝑥𝐴𝑙
=
1 + (𝛾 − 1)𝑥𝐴𝑙
wobei 𝑥𝐴𝑙 der Molenbruch der Flüssigphase des Stoffes A sei und die Konstante  gegeben ist durch die
Sättigungsdampfdrücke der reinen Stoffe A und B:
𝛾=
𝑝𝐴∗
𝑝𝐵∗
𝑔
Zeigen Sie, dass 𝑦𝐴 im Bereich 0 < 𝑥𝐴𝑙 < 1 immer größer als 𝑥𝐴𝑙 ist falls und der Stoff A leichter flüchtig ist
(𝑝𝐴∗ > 𝑝𝐵∗ ).
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SS 2016
Aufgabe 3: Daltons Gesetz
Es liegt eine flüssige Mischphase aus den Komponenten A (molare Masse MA = 32,0 g/mol) und B (molare
Masse MB = 46,1 g/mol) bei der Temperatur T = 25°C vor. Die Dampfdrücke der reinen Komponenten A und
B betragen p*A = 340 mbar bzw. p*B = 490 mbar. Berechnen Sie den Gleichgewichtsdampfdruck p und den
Stoffmengenanteil (Molenbruch) yB der Komponente B in der Gasphase für eine flüssige Mischung aus den
Massen mA = 48 g und mB = 85 g.
Aufgabe 4: Destillation
a) Gegeben ist das Siedediagramm einer Cyclohexan-Toluol-Mischung. Gehen sie von einem
Cyclohexan-Toluol-Verhältnis von 1:9 (90 Mol-% Toluol) aus. Wie oft müssen Sie das Gemisch
destillieren, um min. 95 Mol-% reines Cyclohexan zu erhalten?
Dampf
Flüssigkeit
b) Wie müssen Sie ihre Apparatur modifizieren, um in nur einem Destillationsvorgang Cyclohexan
gleicher (oder höherer) Reinheit, wie in Aufgabe 4a) zu erhalten?
c) Warum können Sie ein Ethanol-Wasser-Gemisch nicht destillativ in reines Ethanol und reines Wasser
auftrennen? Inwiefern könnte Ihnen Cyclohexan hierbei helfen?
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