Siedediagramme binärer Mischungen
Diese Seite thematisiert das Siedeverhalten von Mischungen aus zwei Komponenten und die daraus resultierenden Konsequenzen für die destillative Aufreinigung von Mischungen.
Die Mengenverhältnisse in der Mischung können durch den Molenbruch ausgedrückt werden. Der Molenbruch einer Komponente gibt das Verhältnis der Stoffmenge einer einzelnen Komponente zur Gesamtstoffmenge an. Der Molenbruch einer Komponente in einer Mischung kann also Werte zwischen 0 und 1 annehmen. Bei einer Mischung aus zwei Komponenten A und B liegt bei einem Molenbruch von xA = 0 nur Komponente B vor; bei einem Molenbruch von xA = 1 liegt nur die Komponente A vor.
Die erste Abbildung zeigt die Siedetemperatur (Tb) der Mischung als Funktion der Zusammensetzung (Molenbruch) der flüssigen Phase xA als blaue Kurve an. Zusätzlich wird die Siedetemperatur (Tb) der Mischung als Funktion der Zusammensetzung (Molenbruch) der gasförmigen Phase yA als rote Kurve angezeigt.
Die zweite Abbildung zeigt die Zusammensetzung der gasförmigen Phase yA als Funktion der Zusammensetzung der flüssigen Phase xA. Schnittpunkte auf der Diagonale entsprechen Mischungen, bei denen die Zusammensetzung der flüssigen Phase gleich der der gasförmigen Phase ist. Diese Mischungen nennt man azeotrope Mischungen.
Mehr Informationen und Einblicke ins Labor sind im virtuellen PC-Grundpraktikumversuch zum Thema Siedediagramme verfügbar.
Ideale Mischung
Wenn die Wechselwirkungen der Komponenten in der Mischung in guter Näherung unabhängig vom Wechselwirkungspartner (Komponente A oder Komponente B) sind, kann das Siedeverhalten der Mischung gut als ideale Mischung modelliert werden. In dem hier gezeigten Beispiel reichert sich die Komponente A in der Gasphase an.
Mit den Schiebereglern kann die Ausgangszusammensetzung der flüssigen Phase und die Anzahl der Destillationsschritte eingestellt werden. Die Gasphase aus der ersten Destillation kondensiert und dieses Destillat wird als flüssige Phase in der folgenden Destillation eingesetzt.
Mischung mit azeotropem Siedetemperatur-Minimum
Sind Wechselwirkungen in der flüssigen Phase zwischen den Komponenten A und B kleiner als die Wechselwirkung zwischen der jeweiligen Reinstoffe (A↔A, B↔B), so stellt die azeotrope Siedetemperatur ein Minimum dar.
Mit den Schiebereglern kann die Ausgangszusammensetzung der flüssigen Phase und die Anzahl der Destillationsschritte eingestellt werden. Die Gasphase aus der ersten Destillation kondensiert und dieses Destillat wird als flüssige Phase in der folgenden Destillation eingesetzt.
Mischung mit azeotropem Siedetemperatur-Maximum
Sind Wechselwirkungen in der flüssigen Phase zwischen den Komponenten A und B größer als die Wechselwirkung zwischen der jeweiligen Reinstoffe (A↔A, B↔B), so stellt die azeotrope Siedetemperatur ein Maximum dar.
Mit den Schiebereglern kann die Ausgangszusammensetzung der flüssigen Phase und die Anzahl der Destillationsschritte eingestellt werden. Die Gasphase aus der ersten Destillation kondensiert und dieses Destillat wird als flüssige Phase in der folgenden Destillation eingesetzt.