Benutzer:WilfriedC/Spielwiese/Azeotropkriterium

aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie
< Benutzer:WilfriedC‎ | Spielwiese
Dies ist die aktuelle Version dieser Seite, zuletzt bearbeitet am 9. Dezember 2018 um 13:55 Uhr durch imported>Texvc2LaTeXBot(2946330) (Texvc Makros durch LaTeX Pendant ersetzt gemäß mw:Extension:Math/Roadmap).
(Unterschied) ← Nächstältere Version | Aktuelle Version (Unterschied) | Nächstjüngere Version → (Unterschied)

Kriterien für Zeotropie oder Azeotropie eines Stoffgemischs lassen sich von den Aktivitätskoeffizienten bei unendlicher Verdünnung und dem Sättigungsdampfdruck der reinen Komponenten ableiten.

Kriterien

Ein positives Azeotrop liegt vor, wenn

Ein negatives Azeotrop liegt vor, wenn

mit

Ps: Sättigungsdampfdruck der reinen Komponente

γ: Grenzaktivitätskoeffizient der Komponente <1> gelöst in Komponente <2> und umgekehrt.

Falls keine der beiden Kriterien zutrifft, liegt zeotropes Verhalten vor. Da beide Größen, Sättungsdampfdruck und Aktivitätskoeffizient temperaturabhängig sind, müssen alle Werte bei einer Temperatur bestimmt werden.

Herleitung

Die Kriterien leiten sich aus der Beziehung für den Trennfaktor


ab. Mit dem Trennfaktor α=1 ist der azeotrope Punkt bei einer bestimmten Zusammensetzung x1, x2 (x: Molenbrüche) definiert.

Damit wird die Gleichung zu

oder

Die Grenzaktivitäten gelten für x1=0 und x2=1 (Komponente 1 gelöst in Komponente 2) bzw. x1=1 und x2=0 ( Komponente 2 gelöst in Komponente 1).

Mit den angegebenen Bedingungen ist sichergestellt, dass der Trennfaktor bei niedriger Konzentration einer der beiden Komponenten größer als 1 ist und zugleich bei niedriger Konzentration der anderen Komponente kleiner 1 ist und daher bei einer mittleren, wenn auch nicht genau spezifizierten Zusammensetzung gleich 1 ist und somit ein Azeotrop vorliegen muss.

Die Unterscheidung zwischen negativen und positiven Azeotropen ergibt sich aus den Bedingungen

: Gemische mit positiven Azeotropen

und

: Gemische mit negativen Azeotropen

Beispiele

Die Aktivitätskoeffizienten wurden mit modified UNIFAC (Dortmund)[1] berechnet. Die Sättigungsdampfdrücke sind mit der Antoine-Gleichung bestimmt worden. Die gewählte Temperatur ist in beiden Beispielen T=298 K (24,85 °C).

Negatives Azeotrop

Ameisensäure1 mit 1,2-Dimethoxypropan2

Kriterium ist erfüllt: und

Positives Azeotrop

Ameisensäure1 mit 1-Chloroctan2

Kriterium ist erfüllt: und

Referenzen

  1. Jakob A., Grensemann H., Lohmann J., Gmehling J., „Further Development of Modified UNIFAC (Dortmund): Revision and Extension 5“, Ind.Eng.Chem.Res., 45(23), 7924-7933, 2006