Konode: Unterschied zwischen den Versionen

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(Aussage zu den Aggregatsszuständen koexistierender Phasen in der Einleitung hinsichtlich der Situation in Gemischen korrigiert (siehe Diskussionsseite, Beitrag vom 2. 12. 2021)..)
 
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Als '''Konode''' ([[latein]]: con = zusammen, griech. οδός = Weg) bezeichnet man die Linie im [[Phasendiagramm]] eines [[Gemisch]]s, die miteinander im [[Phasengleichgewicht]] stehende Zustandspunkte verbindet.  
[[Datei:Erlaeuterung Mischungsluecke.tif|mini|Idealisiertes Phasendiagramm eines binären Gemisches der Komponenten A und B. Die schwarze Kurve ist die Binodale, die das Einphasengebiet vom Zweiphasengebiet trennt. Die Verbindungslinien zwischen den auf der Binodalen liegenden Punkten T<sub>2</sub>/c1a und T<sub>2</sub>/c1b sowie T<sub>3</sub>/c2a und T<sub>3</sub>/c2b sind Konoden.]]
Als '''Konoden''' ([[latein]]: con = zusammen, griech. οδός = Weg) bezeichnet man Linien, die in [[Phasendiagramm]]en [[Thermodynamisches System|thermodynamischer Systeme]] [[Zustand (Thermodynamik)|Zustandspunkte]] miteinander verbinden, die auf [[Phasengrenzlinie|Phasengrenzlinien]] beziehungsweise [[Binodale]]n lokalisiert sind und die jeweils miteinander im [[Thermodynamisches Gleichgewicht|thermodynamischen Gleichgewicht]] stehende koexistierende [[Phase (Materie)|Phasen]] repräsentieren. Die koexistierenden Phasen können dabei in verschiedenen Aggregatszuständen vorliegen.<ref>[[Peter W. Atkins]], [[Julio de Paula]]: ''Physikalische Chemie.'' Aus dem Englischen von Michael Bär, Anna Schleitzer und Carsten Heinisch. 5. Auflage. Wiley-VCH, Weinheim 2013, ISBN 978-3-527-33247-2. Siehe Kapitel „5.3 Phasendiagramme von Zweikomponentensystemen“.</ref> In Gemischen können die koexistierenden Phasen im selben Aggregatszustand vorliegen, jedoch verschiedene stoffliche Zusammensetzungen aufweisen.<ref>{{Literatur |Autor=Bruno Predel, Michael Hoch, Monte Pool |Hrsg= |Titel=Phase Diagrams and Heterogeneous Equilibria: a Practical Introduction |Auflage= |Verlag=Springer-Verlag |Ort=Berlin/Heidelberg |Datum=2004 |ISBN=978-3-662-09276-7 |Kapitel=Kapitel „3 Phase Equilibria in Two-Component Systems Under Exclusion of the Gas Phase.“ |Seiten= |DOI=10.1007/978-3-662-09276-7}}</ref>
* Bei einem Gleichgewicht zwischen [[Festkörper|Feststoff]] und [[Gas]]phase:
** Der Schnittpunkt von Konode und Sublimationskurve gibt die Zusammensetzung des Feststoffes an.
** Der Schnittpunkt von Konode und Resublimationskurve gibt die Zusammensetzung der Gasphase an.
* bei einem [[Flüssigkeit]]s-Gas-Gleichgewicht:
** Der Schnittpunkt von Konode und Siede-Kurve gibt die Zusammensetzung der Flüssigkeit an.
** Der Schnittpunkt von Konode und Kondensationskurve gibt die Zusammensetzung der Gasphase an.
* bei einem Fest-Flüssig-Gleichgewicht:
** Der Schnittpunkt von Konode und Solidus-Linie gibt die Zusammensetzung des Feststoffes an.
** Der Schnittpunkt von Konode und Liquidus-Linie gibt die Zusammensetzung der Schmelze an.
 
Gemische, deren Phasendiagramme [[Mischungslücke]]n aufweisen, liegen innerhalb der Mischungslücken in Form koexistierender Phasen unterschiedlicher stofflicher Zusammensetzung vor. Die im Gleichgewicht stehenden Zustände, die die koexistierenden Phasen und deren stoffliche Zusammensetzung repräsentieren, liegen auf der Binodalen und werden durch Konoden verbunden.<ref>J. B. Clarke, J. W. Hastie, L. H. E. Kihlborg, R. Metselaar  und M. M. Thackeray: ''Definitions of terms relating to phase transitions of the solid state (IUPAC Recommendations 1994).'' In: ''Pure and Applied Chemistry''. Band 66, Nr. 3, 1994, S. 577–594, [[doi:10.1351/pac199466030577]].</ref>
 
Da koexistierende Phasen miteinander im thermodynamischen Gleichgewicht stehen, müssen nach dem [[Thermodynamik#Nullter Hauptsatz|nullten Hauptsatz der Thermodynamik]] ihre [[Temperatur]]en sowie ihre Drücke (siehe Abschnitt [[Gibbssche Phasenregel#Phasenregel für nicht chemisch reagierende Substanzen|Phasenregel für nicht chemisch reagierende Substanzen]] im Artikel [[Gibbssche Phasenregel]])<ref name="Denbigh_184">Kenneth Denbigh: ''The Principles of Chemical Equilibrium: With Applications in Chemistry and Chemical Engineering''. 4. Auflage, Cambridge University Press, Cambridge 1981, ISBN 0-521-28150-4, [[doi:10.1017/CBO9781139167604]], S. 184.</ref> gleich groß sein. Wird in einem Phasendiagramm, das ein Koexistenzgebiet enthält, entlang der [[Kartesisches Koordinatensystem|x-Achse]] eine [[Zustandsgröße]] aufgetragen, in der sich die koexistierenden Phasen innerhalb des Koexistenzgebietes unterscheiden, während alle anderen das betrachtete System beschreibenden Zustandsgrößen in den koexistierenden Phasen die gleichen Werte annehmen, sind die Konoden [[Parallelität (Geometrie)|parallel]] zur x-Achse orientiert. So sind Konoden in einem in die [[Druck (Physik)|Druck]]-[[Volumen]]-Ebene projizierten Phasendiagramm eines [[fluid]]en Reinstoffes im Koexistenzgebiet zwischen flüssiger Phase und Gasphase parallel zur Volumenachse orientiert. In einem in die Temperatur-Zusammensetzungs-Ebene projizierten Phasendiagramm eines binären Gemisches, welches eine Mischungslücke als Koexistenzgebiet aufweist, sind die Konoden parallel zu derjenigen Achse orientiert, entlang derer die Zusammensetzung des Gemisches aufgetragen ist. Dies ist sowohl für [[Phasendiagramm|Schmelz- und Siedediagramme]] der Fall als auch für Phasendiagramme, die [[Entmischung (Thermodynamik)|Entmischung]] in kondensierten Systeme beschreiben. Die Volumen- beziehungsweise [[Stoffmengenanteil]]e koexistierender Phasen lassen sich analog zum [[Hebelgesetz]] mittels der [[Konodenregel]] bestimmen. Wird jedoch eine Binodale in ein [[Dreiecksdiagramm]] projiziert, dass die Zusammensetzung eines [[Ternäres Gemisch|ternären Gemisches]] darstellt, sind die Konoden in der Regel nicht parallel zu den Achsen des Dreiecksdiagramms orientiert.<ref>{{Literatur |Autor=Bruno Predel, Michael Hoch, Monte Pool |Hrsg= |Titel=Phase Diagrams and Heterogeneous Equilibria: a Practical Introduction |Auflage= |Verlag=Springer-Verlag |Ort=Berlin/Heidelberg |Datum=2004 |ISBN=978-3-662-09276-7 |Kapitel=Kapitel „4 Phase Equilibria in Three-Component Systems and Four-Component Systems with Exclusion of the Gas Phase“ |Seiten= |DOI=10.1007/978-3-662-09276-7}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Burkhard Lohrengel |Hrsg= |Titel=Thermische Trennverfahren: Trennung von Gas-, Dampf- und Flüssigkeitsgemischen |Auflage=3 |Verlag=Walter de Gruyter |Ort=Berlin/Boston |Datum=2017 |ISBN=978-3-11-047322-3 |Kapitel=Kapitel „4.4.2 Teilweise Löslichkeit von Trägerstoff und Extraktionsmittel“ |Seiten=}}</ref>


Bei einem [[Chemische Verbindung #Binäre, ternäre und quaternäre Verbindungen|binären System]] stellt sie eine Parallele zu derjenigen Achse dar, auf der die Zusammensetzung der Mischung aufgetragen ist. Der Punkt, durch den die Konode läuft, ist gegeben durch die Zusammensetzung der Mischung und durch [[Temperatur]] oder [[Druck (Physik)|Druck]].
== Siehe auch ==
* [[Binodale]]
* [[Entmischung (Thermodynamik)]]
* [[Konodenregel]]
* [[Phasendiagramm]]


Aus den jeweiligen Schnittpunkten mit den [[Phasendiagramm|Phasengrenzlinien]] lässt sich auf die festen, flüssigen oder gasförmigen Anteile einer Komponente beim gegebenen Zustand schließen:
== Literatur ==
* bei einem Fest-Flüssig-Gleichgewicht:
* {{Literatur
** Der Schnittpunkt von Konode und Solidus-Linie gibt die Zusammensetzung des ausfallenden Feststoffes an.
  |Autor=Bruno Predel, Michael Hoch, Monte Pool
** Der Schnittpunkt von Konode und Liquidus-Linie gibt die Zusammensetzung der verbleibenden Restschmelze an.
  |Hrsg=
* bei einem Flüssig-Gas-Gleichgewicht;
  |Titel=Phase Diagrams and Heterogeneous Equilibria: a Practical Introduction
** Der Schnittpunkt von Konode und Siede-Kurve gibt die Zusammensetzung der kondensierenden Flüssigkeit an.
  |Auflage=
** Der Schnittpunkt von Konode und Kondensationskurve gibt die Zusammensetzung des verbleibenden Restgases an.
  |Verlag=Springer-Verlag
  |Ort=Berlin/Heidelberg
  |Datum=2004
  |ISBN=978-3-662-09276-7
  |Kapitel=
  |Seiten=
  |DOI=10.1007/978-3-662-09276-7}}


Die Anteile der beiden [[Phase (Materie)|Phasen]] einer Mischung, die sich im Zweiphasengebiet befindet, lassen sich analog zum [[Hebelgesetz]] bestimmen ([[Konodenregel]]).
== Einzelnachweise ==
<references />


[[Kategorie:Thermodynamik]]
[[Kategorie:Thermodynamik]]
[[Kategorie:Werkstoffkunde]]
[[Kategorie:Werkstoffkunde]]

Aktuelle Version vom 2. Dezember 2021, 14:34 Uhr

Idealisiertes Phasendiagramm eines binären Gemisches der Komponenten A und B. Die schwarze Kurve ist die Binodale, die das Einphasengebiet vom Zweiphasengebiet trennt. Die Verbindungslinien zwischen den auf der Binodalen liegenden Punkten T2/c1a und T2/c1b sowie T3/c2a und T3/c2b sind Konoden.

Als Konoden (latein: con = zusammen, griech. οδός = Weg) bezeichnet man Linien, die in Phasendiagrammen thermodynamischer Systeme Zustandspunkte miteinander verbinden, die auf Phasengrenzlinien beziehungsweise Binodalen lokalisiert sind und die jeweils miteinander im thermodynamischen Gleichgewicht stehende koexistierende Phasen repräsentieren. Die koexistierenden Phasen können dabei in verschiedenen Aggregatszuständen vorliegen.[1] In Gemischen können die koexistierenden Phasen im selben Aggregatszustand vorliegen, jedoch verschiedene stoffliche Zusammensetzungen aufweisen.[2]

  • Bei einem Gleichgewicht zwischen Feststoff und Gasphase:
    • Der Schnittpunkt von Konode und Sublimationskurve gibt die Zusammensetzung des Feststoffes an.
    • Der Schnittpunkt von Konode und Resublimationskurve gibt die Zusammensetzung der Gasphase an.
  • bei einem Flüssigkeits-Gas-Gleichgewicht:
    • Der Schnittpunkt von Konode und Siede-Kurve gibt die Zusammensetzung der Flüssigkeit an.
    • Der Schnittpunkt von Konode und Kondensationskurve gibt die Zusammensetzung der Gasphase an.
  • bei einem Fest-Flüssig-Gleichgewicht:
    • Der Schnittpunkt von Konode und Solidus-Linie gibt die Zusammensetzung des Feststoffes an.
    • Der Schnittpunkt von Konode und Liquidus-Linie gibt die Zusammensetzung der Schmelze an.

Gemische, deren Phasendiagramme Mischungslücken aufweisen, liegen innerhalb der Mischungslücken in Form koexistierender Phasen unterschiedlicher stofflicher Zusammensetzung vor. Die im Gleichgewicht stehenden Zustände, die die koexistierenden Phasen und deren stoffliche Zusammensetzung repräsentieren, liegen auf der Binodalen und werden durch Konoden verbunden.[3]

Da koexistierende Phasen miteinander im thermodynamischen Gleichgewicht stehen, müssen nach dem nullten Hauptsatz der Thermodynamik ihre Temperaturen sowie ihre Drücke (siehe Abschnitt Phasenregel für nicht chemisch reagierende Substanzen im Artikel Gibbssche Phasenregel)[4] gleich groß sein. Wird in einem Phasendiagramm, das ein Koexistenzgebiet enthält, entlang der x-Achse eine Zustandsgröße aufgetragen, in der sich die koexistierenden Phasen innerhalb des Koexistenzgebietes unterscheiden, während alle anderen das betrachtete System beschreibenden Zustandsgrößen in den koexistierenden Phasen die gleichen Werte annehmen, sind die Konoden parallel zur x-Achse orientiert. So sind Konoden in einem in die Druck-Volumen-Ebene projizierten Phasendiagramm eines fluiden Reinstoffes im Koexistenzgebiet zwischen flüssiger Phase und Gasphase parallel zur Volumenachse orientiert. In einem in die Temperatur-Zusammensetzungs-Ebene projizierten Phasendiagramm eines binären Gemisches, welches eine Mischungslücke als Koexistenzgebiet aufweist, sind die Konoden parallel zu derjenigen Achse orientiert, entlang derer die Zusammensetzung des Gemisches aufgetragen ist. Dies ist sowohl für Schmelz- und Siedediagramme der Fall als auch für Phasendiagramme, die Entmischung in kondensierten Systeme beschreiben. Die Volumen- beziehungsweise Stoffmengenanteile koexistierender Phasen lassen sich analog zum Hebelgesetz mittels der Konodenregel bestimmen. Wird jedoch eine Binodale in ein Dreiecksdiagramm projiziert, dass die Zusammensetzung eines ternären Gemisches darstellt, sind die Konoden in der Regel nicht parallel zu den Achsen des Dreiecksdiagramms orientiert.[5][6]

Siehe auch

Literatur

  • Bruno Predel, Michael Hoch, Monte Pool: Phase Diagrams and Heterogeneous Equilibria: a Practical Introduction. Springer-Verlag, Berlin/Heidelberg 2004, ISBN 978-3-662-09276-7, doi:10.1007/978-3-662-09276-7.

Einzelnachweise

  1. ↑ Peter W. Atkins, Julio de Paula: Physikalische Chemie. Aus dem Englischen von Michael Bär, Anna Schleitzer und Carsten Heinisch. 5. Auflage. Wiley-VCH, Weinheim 2013, ISBN 978-3-527-33247-2. Siehe Kapitel „5.3 Phasendiagramme von Zweikomponentensystemen“.
  2. ↑ Bruno Predel, Michael Hoch, Monte Pool: Phase Diagrams and Heterogeneous Equilibria: a Practical Introduction. Springer-Verlag, Berlin/Heidelberg 2004, ISBN 978-3-662-09276-7, Kapitel „3 Phase Equilibria in Two-Component Systems Under Exclusion of the Gas Phase.“, doi:10.1007/978-3-662-09276-7.
  3. ↑ J. B. Clarke, J. W. Hastie, L. H. E. Kihlborg, R. Metselaar und M. M. Thackeray: Definitions of terms relating to phase transitions of the solid state (IUPAC Recommendations 1994). In: Pure and Applied Chemistry. Band 66, Nr. 3, 1994, S. 577–594, doi:10.1351/pac199466030577.
  4. ↑ Kenneth Denbigh: The Principles of Chemical Equilibrium: With Applications in Chemistry and Chemical Engineering. 4. Auflage, Cambridge University Press, Cambridge 1981, ISBN 0-521-28150-4, doi:10.1017/CBO9781139167604, S. 184.
  5. ↑ Bruno Predel, Michael Hoch, Monte Pool: Phase Diagrams and Heterogeneous Equilibria: a Practical Introduction. Springer-Verlag, Berlin/Heidelberg 2004, ISBN 978-3-662-09276-7, Kapitel „4 Phase Equilibria in Three-Component Systems and Four-Component Systems with Exclusion of the Gas Phase“, doi:10.1007/978-3-662-09276-7.
  6. ↑ Burkhard Lohrengel: Thermische Trennverfahren: Trennung von Gas-, Dampf- und Flüssigkeitsgemischen. 3. Auflage. Walter de Gruyter, Berlin/Boston 2017, ISBN 978-3-11-047322-3, Kapitel „4.4.2 Teilweise Löslichkeit von Trägerstoff und Extraktionsmittel“.
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