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Raoultsches Gesetz und Dampfdruck

UniversitätChemieIdeales Flüssig-Dampf-Gleichgewicht von Benzol und Toluol mit Reindampfdrucken nach der NIST-Antoine-Gleichung von 35 bis 65 °C

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Über dieses Experiment

Mischen Sie zwei flüchtige Komponenten und vergleichen Sie Partialdrücke, Gesamtdruck und Dampfzusammensetzung. Die flüchtigere Komponente kann im Kopfraum angereichert sein, selbst wenn das Flüssigkeitsgemisch äquimolar ist.

Lernziele

  • Wenden Sie das Raoultsche Gesetz auf jede Flüssigkeitskomponente an.
  • Verknüpfen Sie den Partialdruck über das Daltonsches Gesetz mit dem Stoffmengenanteil in der Dampfphase.
  • Unterscheiden Sie bei fester Temperatur zwischen Blasen- und Taudruckkurven.

Anleitung

  1. 1Vergleichen Sie bei einer Temperatur die Dampfdrücke von reinem Toluol und reinem Benzol.
  2. 2Mischen Sie gleiche Flüssigkeitsmolenbrüche und erfassen Sie den im Dampf angereicherten Benzolmolenbruch.
  3. 3Ändern Sie das Kopfraumvolumen und vergleichen Sie den Druck mit der Dampfmenge.
  4. 4Zeigen Sie die Blasen-Tau-Hüllkurve und überprüfen Sie, ob die aktuellen Flüssigkeits- und Dampfzusammensetzungen zum selben Gleichgewichtsdruck gehören.

Das Modell

Ideale Beziehungen für Flüssigkeit und Gas bestimmen die Anreicherung des Dampfes.
Die Taukurve verwendet die Dampfzusammensetzung, während die Siedekurve die Flüssigkeitszusammensetzung verwendet.
Die Antoine-Koeffizienten des NIST werden nur in ihrem üblichen Temperaturbereich verwendet.

Annahmen

  • Die Flüssigkeit ist ein ideales Reservoir großer Größe mit vorgegebener Zusammensetzung, und der Dampf ist ideal. Eine endliche Verarmung der Flüssigkeit und nichtideale Aktivitätskoeffizienten werden vernachlässigt.
  • Für Benzol gelten die Antoine-Koeffizienten 4.01814, 1203.835 und minus 53.226; für Toluol gelten 4.08245, 1346.382 und minus 53.508. Die Temperatur ist auf den Bereich von 308.15 bis 338.15 K beschränkt.
  • Eine Änderung des Kopfraumvolumens verändert die Dampfmenge bei gleichem Sättigungsdruck. Die Farben der Tracer stellen die Zusammensetzung dar, nicht die tatsächliche Teilchenzahldichte oder die Austauschkinetik.

Im Unterricht ausprobieren

  1. Q1Warum ist der Benzolanteil in der Dampfphase in einer Mischung größer als der Benzolanteil in der Flüssigphase?
  2. Q2Warum ändert eine Veränderung des Kopfraumvolumens den Sättigungsdruck im Modell mit großem Reservoir nicht?

Häufig gestellte Fragen

Sagt dieses Modell ein Ethanol-Wasser-Azeotrop voraus?

Nein. Dafür ist ein nichtideales Flüssigkeitsmodell erforderlich. Das vorliegende ideale binäre Modell ergibt kein Azeotrop im Inneren des Zusammensetzungsbereichs.

Warum haben die Siede- und Taukurven unterschiedliche horizontale Zusammensetzungen?

Die Siedekurve ist durch den Molenbruch der Flüssigkeit parametrisiert, die Taukurve durch den Molenbruch des Dampfes. Eine horizontale Verbindungslinie verknüpft die koexistierenden Zusammensetzungen.