Mischungslücke: Unterschied zwischen den Versionen
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Eine '''Mischungslücke''' bezeichnet | Eine '''Mischungslücke''' bezeichnet einen potenziellen [[Zustandsraum (Thermodynamik)|Zustandsraum]], in dem ein [[Gemisch|Stoffgemisch]] als homogene [[Mischphase]] nicht stabil ist. Wenn ein homogenes Stoffgemisch durch eine [[Zustandsänderung]] von einem [[Zustand (Thermodynamik)|Zustand]] außerhalb einer Mischungslücke in einen Zustand innerhalb einer Mischungslücke überführt wird, tritt [[Entmischung (Thermodynamik)|Entmischung]] in mindestens zwei im [[Thermodynamisches Gleichgewicht|thermodynamischen Gleichgewicht]] stehende [[Phase (Materie)|Phasen]] unterschiedlicher Zusammensetzung ein. | ||
==Mischungslücke in der flüssigen Phase== | == Mischungslücke in der flüssigen Phase == | ||
Das Gleichgewicht zweier oder mehrerer flüssiger Phasen wird zumeist als ''LLE'' für engl. Liquid-Liquid Equilibrium bezeichnet. | Das Gleichgewicht zweier oder mehrerer flüssiger Phasen wird zumeist als ''LLE'' für engl. Liquid-Liquid Equilibrium bezeichnet. | ||
Beispielsweise zerfällt ein [[Benzol]]/&# | Beispielsweise zerfällt ein [[Benzol]]/​[[Wasser]]-Gemisch in eine benzolreiche Phase, in der nur etwa 0,3 mol-% Wasser enthalten ist, und eine wasserreiche Phase, in der etwa 0,04 mol-% Benzol enthalten ist; eine 1:1-Mischung ist nicht möglich. Einige Gemische sind hingegen bei einigen Temperaturen vollständig ineinander löslich, während bei anderen Temperaturen eine Entmischung stattfindet (Beispiel: [[Methylvinylketon]]/​Wasser). | ||
Meist werden Mischungslücken durch [[Temperatur|T]]-[[Stoffmengenanteil|x]]-[[Phasendiagramm]]e veranschaulicht, wobei diese im Falle von drei verschiedenen Stoffen auch eine Dreiecksform annehmen können. Die Stoffmischungen selbst bezeichnet man als [[Mischphase]]n. | Meist werden Mischungslücken durch [[Temperatur|T]]-[[Stoffmengenanteil|x]]-[[Phasendiagramm]]e veranschaulicht, wobei diese im Falle von drei verschiedenen Stoffen auch eine Dreiecksform annehmen können. Die Stoffmischungen selbst bezeichnet man als [[Mischphase]]n. | ||
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Mischungslücke Methylvinylketon,Wasser.png|[[Methylvinylketon]], Wasser (kleine Mischungslücke in einem Temperaturbereich) | |||
Mischungslücke Benzol,Wasser.png|Benzol, Wasser (nahezu nicht mischbar) | |||
Mischungslücke Octanol-Wasser.png|[[Octanol]], Wasser (Wasser zu ca. 30 Mol-% lösbar in Octanol, Octanol nahezu unlösbar in Wasser, x≈0,01 Mol-%) | |||
Mischungslücke Acetaldehyd,Vinylacetat,Wasser.png|[[Acetaldehyd]], [[Vinylacetat]], Wasser; ternäres System mit eingezeichneten [[Konode]]n. | |||
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===Binodale=== | === Binodale === | ||
[[Datei:Spinodale und Binodale.svg| | [[Datei:Spinodale und Binodale.svg|mini|Spinodalen im binären LLE]] | ||
→ ''Hauptartikel: [[Binodale]]'' | → ''Hauptartikel: [[Binodale]]'' | ||
Eine Mischungslücke wird durch zwei Binodalen, die temperaturabhängigen Zusammensetzungen der beiden Phasen im thermodynamischen Gleichgewicht, begrenzt. Binodalen können sich bei niedriger oder hoher Temperatur treffen. Dieser Treffpunkt nennt sich (obere und untere) [[kritische Lösungstemperatur]] (''engl. upper and lower critical solution temperature'', abgekürzt [[Kritische Lösungstemperatur|UCST]] und [[Kritische Lösungstemperatur|LCST]]). Oberhalb der UCST und unterhalb der LCST sind die Komponenten in allen Verhältnissen mischbar.<ref name="IUPAC Definition">{{Gold Book|upper critical solution temperature|UT07280}}</ref> | Eine Mischungslücke wird durch zwei Binodalen, die temperaturabhängigen Zusammensetzungen der beiden Phasen im thermodynamischen Gleichgewicht, begrenzt. Binodalen können sich bei niedriger oder hoher Temperatur treffen. Dieser Treffpunkt nennt sich (obere und untere) [[kritische Lösungstemperatur]] (''engl. upper and lower critical solution temperature'', abgekürzt [[Kritische Lösungstemperatur|UCST]] und [[Kritische Lösungstemperatur|LCST]]). Oberhalb der UCST und unterhalb der LCST sind die Komponenten in allen Verhältnissen mischbar.<ref name="IUPAC Definition">{{Gold Book|upper critical solution temperature|UT07280}}</ref> | ||
===Spinodale=== | === Spinodale === | ||
→ ''Hauptartikel: [[Spinodale]]'' | → ''Hauptartikel: [[Spinodale]]'' | ||
Spinodalen sind die Grenzen innerhalb einer Mischungslücke, die einen metastabilen Bereich begrenzen. Die Spinodale verläuft zumeist in der Nähe der Binodale und berührt diese im kritischen Punkt. Zusammensetzungen innerhalb der Spinodalen sind kinetisch labil und zerfallen, während im Grenzbereich zwischen Binodale und Spinodale das Gemisch [[metastabil]] ist. | Spinodalen sind die Grenzen innerhalb einer Mischungslücke, die einen metastabilen Bereich begrenzen. Die Spinodale verläuft zumeist in der Nähe der Binodale und berührt diese im kritischen Punkt. Zusammensetzungen innerhalb der Spinodalen sind kinetisch labil und zerfallen, während im Grenzbereich zwischen Binodale und Spinodale das Gemisch [[metastabil]] ist. | ||
===Konode=== | === Konode === | ||
Eine [[Konode]] verbindet die im Gleichgewicht befindlichen Zusammensetzungen der beiden Phasen. In Diagrammen binärer Systeme sind dies stets waagerechte Linien und werden deswegen zumeist nicht eingezeichnet. Konoden dienen zur Bestimmung der beiden Phasen, in die ein Stoffgemisch, | Eine [[Konode]] verbindet die im Gleichgewicht befindlichen Zusammensetzungen der beiden Phasen. In Diagrammen binärer Systeme sind dies stets waagerechte Linien und werden deswegen zumeist nicht eingezeichnet. Konoden dienen zur Bestimmung der beiden Phasen, in die ein Stoffgemisch zerfällt, wenn seine Zusammensetzung in der Mischungslücke läge. | ||
==Mischungslücke in Feststoffen== | == Mischungslücke in Feststoffen == | ||
Siehe | Siehe | ||
* [[Mischkristall]]e bei Feststoffen | * [[Mischkristall]]e bei Feststoffen | ||
* Feststofflöslichkeiten: [[Eutektisch]], [[Monotektisch]], [[Peritektisch]] | * Feststofflöslichkeiten: [[Eutektisch]], [[Monotektisch]], [[Peritektisch]] | ||
==Mischungslücke in Legierungen== | == Mischungslücke in Legierungen == | ||
Siehe [[Legierung]]. | Siehe [[Legierung]]. | ||
==Einzelnachweise== | == Einzelnachweise == | ||
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==Siehe auch== | == Siehe auch == | ||
* [[Lösung (Chemie)| | * [[Lösung (Chemie)|Lösungen]] bei Flüssigkeiten | ||
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Aktuelle Version vom 29. Januar 2021, 22:56 Uhr
Eine Mischungslücke bezeichnet einen potenziellen Zustandsraum, in dem ein Stoffgemisch als homogene Mischphase nicht stabil ist. Wenn ein homogenes Stoffgemisch durch eine Zustandsänderung von einem Zustand außerhalb einer Mischungslücke in einen Zustand innerhalb einer Mischungslücke überführt wird, tritt Entmischung in mindestens zwei im thermodynamischen Gleichgewicht stehende Phasen unterschiedlicher Zusammensetzung ein.
Mischungslücke in der flüssigen Phase
Das Gleichgewicht zweier oder mehrerer flüssiger Phasen wird zumeist als LLE für engl. Liquid-Liquid Equilibrium bezeichnet.
Beispielsweise zerfällt ein Benzol/Wasser-Gemisch in eine benzolreiche Phase, in der nur etwa 0,3 mol-% Wasser enthalten ist, und eine wasserreiche Phase, in der etwa 0,04 mol-% Benzol enthalten ist; eine 1:1-Mischung ist nicht möglich. Einige Gemische sind hingegen bei einigen Temperaturen vollständig ineinander löslich, während bei anderen Temperaturen eine Entmischung stattfindet (Beispiel: Methylvinylketon/Wasser).
Meist werden Mischungslücken durch T-x-Phasendiagramme veranschaulicht, wobei diese im Falle von drei verschiedenen Stoffen auch eine Dreiecksform annehmen können. Die Stoffmischungen selbst bezeichnet man als Mischphasen.
- T,x-Diagramm-Beispiele für Mischungslücken
Methylvinylketon, Wasser (kleine Mischungslücke in einem Temperaturbereich)
Benzol, Wasser (nahezu nicht mischbar)
Octanol, Wasser (Wasser zu ca. 30 Mol-% lösbar in Octanol, Octanol nahezu unlösbar in Wasser, x≈0,01 Mol-%)
Acetaldehyd, Vinylacetat, Wasser; ternäres System mit eingezeichneten Konoden.
Binodale
→ Hauptartikel: Binodale
Eine Mischungslücke wird durch zwei Binodalen, die temperaturabhängigen Zusammensetzungen der beiden Phasen im thermodynamischen Gleichgewicht, begrenzt. Binodalen können sich bei niedriger oder hoher Temperatur treffen. Dieser Treffpunkt nennt sich (obere und untere) kritische Lösungstemperatur (engl. upper and lower critical solution temperature, abgekürzt UCST und LCST). Oberhalb der UCST und unterhalb der LCST sind die Komponenten in allen Verhältnissen mischbar.[1]
Spinodale
→ Hauptartikel: Spinodale
Spinodalen sind die Grenzen innerhalb einer Mischungslücke, die einen metastabilen Bereich begrenzen. Die Spinodale verläuft zumeist in der Nähe der Binodale und berührt diese im kritischen Punkt. Zusammensetzungen innerhalb der Spinodalen sind kinetisch labil und zerfallen, während im Grenzbereich zwischen Binodale und Spinodale das Gemisch metastabil ist.
Konode
Eine Konode verbindet die im Gleichgewicht befindlichen Zusammensetzungen der beiden Phasen. In Diagrammen binärer Systeme sind dies stets waagerechte Linien und werden deswegen zumeist nicht eingezeichnet. Konoden dienen zur Bestimmung der beiden Phasen, in die ein Stoffgemisch zerfällt, wenn seine Zusammensetzung in der Mischungslücke läge.
Mischungslücke in Feststoffen
Siehe
- Mischkristalle bei Feststoffen
- Feststofflöslichkeiten: Eutektisch, Monotektisch, Peritektisch
Mischungslücke in Legierungen
Siehe Legierung.
Einzelnachweise
- ↑ Eintrag zu upper critical solution temperature. In: IUPAC Compendium of Chemical Terminology (the “Gold Book”). doi:10.1351/goldbook.UT07280 .
Siehe auch
- Lösungen bei Flüssigkeiten