Volumenkontraktion: Unterschied zwischen den Versionen
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{{Dieser Artikel|behandelt die Verkleinerung des Volumens beim Mischen von zwei Stoffen. Zur Schrumpfung eines Körpers bei Abkühlung siehe [[Wärmeausdehnung]]. Zur Verringerung des [[Blutvolumen]]s im Körper durch allgemeinen Wassermangel siehe [[Dehydratation (Medizin)]]}} | |||
[[Datei:Exzessvolumen Tetrahydrofuran Wasser.png|mini| Volumenkontraktion bei einer Mischung [[Tetrahydrofuran]] / Wasser;<br />x ist der [[Stoffmengenanteil]]]] | |||
Der Begriff '''Volumenkontraktion''' wird insbesondere in der [[Chemie]] für eine Verkleinerung des Volumens beim Mischen von zwei Stoffen gebraucht. | |||
Eine Volumenkontraktion (Volumenverminderung) tritt auf, wenn beim [[Gemisch|Mischen]] mehrerer [[Flüssigkeit]]en zu einer [[Lösung (Chemie)|Lösung]] das Gesamtvolumen kleiner ist als die Summe der Volumina der einzelnen Komponenten. Die Volumendifferenz wird [[Exzessvolumen]] <math>V^E</math> genannt und ist bei der Volumenkontraktion negativ. Sie ist bei vielen Lösungen sehr gering oder praktisch nicht vorhanden. | |||
Merklich ist dieser Effekt jedoch bei einem Gemisch von [[Ethanol|Alkohol]] und [[Wasser]]. Mischt man beispielsweise 48 ml Wasser mit 52 ml Ethanol, so resultiert ein Gesamtvolumen von 96,3 statt von 100 ml. Die Verringerung des Volumens hängt [[nichtlinear]] vom Mischungsverhältnis ab (vgl. Abbildung), weshalb der [[Alkoholgehalt]] der Mischung nicht über Messungen des Volumens, sondern nur über solche von [[Dichte]] oder [[Siedepunkt]] bestimmt werden kann. | Merklich ist dieser Effekt jedoch bei einem [[Ethanol#Mischungen mit anderen Lösemitteln|Gemisch]] von [[Ethanol|Alkohol]] und [[Wasser]]. Mischt man beispielsweise 48 ml Wasser mit 52 ml Ethanol, so resultiert ein Gesamtvolumen von 96,3 statt von 100 ml. Die Verringerung des Volumens hängt [[nichtlinear]] vom Mischungsverhältnis ab (vgl. Abbildung), weshalb der [[Alkoholgehalt]] der Mischung nicht über Messungen des Volumens, sondern nur über solche von [[Dichte]] oder [[Siedepunkt]] bestimmt werden kann. | ||
Ursache der Volumenkontraktion ist die Ausbildung zusätzlicher [[Chemische Bindung|Bindungs]]<nowiki/>kräfte (Entstehen von [[Wasserstoffbrücke]]n zwischen den [[Molekül]]en), wodurch diese einen kleineren Raum einnehmen. In der [[Ozeanografie]] gibt es einen ähnlichen, allerdings kleineren Effekt wegen des [[Salzgehalt]]s im [[Meerwasser]]. | Ursache der Volumenkontraktion ist die Ausbildung zusätzlicher [[Chemische Bindung|Bindungs]]<nowiki />kräfte (Entstehen von [[Wasserstoffbrücke]]n zwischen den [[Molekül]]en), wodurch diese einen kleineren Raum einnehmen. In der [[Ozeanografie]] gibt es einen ähnlichen, allerdings kleineren Effekt wegen des [[Salzgehalt]]s im [[Meerwasser]]. | ||
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<math>= \frac{V_{\text{Komponente}}}{V_{\mathrm{L\ddot osung}}}</math> an, so wird die Volumenkontraktion berücksichtigt. | <math>= \frac{V_{\text{Komponente}}}{V_{\mathrm{L\ddot osung}}}</math> an, so wird die Volumenkontraktion berücksichtigt. | ||
Soll die Volumenkontraktion dagegen außer Betracht bleiben, wird der Gehalt vorzugsweise als [[Volumenanteil]] | Soll die Volumenkontraktion dagegen außer Betracht bleiben, wird der Gehalt vorzugsweise als [[Volumenanteil]] | ||
<math>= \frac{V_{\text{Komponente}}}{\sum {V_{\text{Komponente}}}}</math> angegeben. | <math>= \frac{V_{\text{Komponente}}}{\sum {V_{\text{Komponente}}}}</math> angegeben. | ||
Der Artikel [[Alkoholgehalt#Beispiele für alternative Gehaltsangaben|Alkoholgehalt]] demonstriert die Volumenkontraktion durch Beispielwerte von Volumenkonzentrationen und Volumenanteilen ([[Alkoholgehalt#Fazit|Fazit]]). | |||
== Volumendilatation == | |||
Es gibt auch Flüssigkeiten, die bei Mischung zu einer [[Dilatation (Chemie)|Volumendilatation]], also einer Volumenvergrößerung, führen. In diesem Fall ist das Exzessvolumen positiv. Beispiele hierfür sind Mischungen aus [[Methylcyclohexan]] und [[2-Pentanol]] oder aus [[Dichlormethan]] und [[2-Butanon]]. | |||
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Aktuelle Version vom 17. Februar 2021, 18:46 Uhr
Der Begriff Volumenkontraktion wird insbesondere in der Chemie für eine Verkleinerung des Volumens beim Mischen von zwei Stoffen gebraucht.
Eine Volumenkontraktion (Volumenverminderung) tritt auf, wenn beim Mischen mehrerer Flüssigkeiten zu einer Lösung das Gesamtvolumen kleiner ist als die Summe der Volumina der einzelnen Komponenten. Die Volumendifferenz wird Exzessvolumen $ V^{E} $ genannt und ist bei der Volumenkontraktion negativ. Sie ist bei vielen Lösungen sehr gering oder praktisch nicht vorhanden.
Merklich ist dieser Effekt jedoch bei einem Gemisch von Alkohol und Wasser. Mischt man beispielsweise 48 ml Wasser mit 52 ml Ethanol, so resultiert ein Gesamtvolumen von 96,3 statt von 100 ml. Die Verringerung des Volumens hängt nichtlinear vom Mischungsverhältnis ab (vgl. Abbildung), weshalb der Alkoholgehalt der Mischung nicht über Messungen des Volumens, sondern nur über solche von Dichte oder Siedepunkt bestimmt werden kann.
Ursache der Volumenkontraktion ist die Ausbildung zusätzlicher Bindungskräfte (Entstehen von Wasserstoffbrücken zwischen den Molekülen), wodurch diese einen kleineren Raum einnehmen. In der Ozeanografie gibt es einen ähnlichen, allerdings kleineren Effekt wegen des Salzgehalts im Meerwasser.
Einfluss auf Gehaltsangaben
Gibt man den Gehalt einer Komponente in einer Lösung als Volumenkonzentration $ ={\frac {V_{\text{Komponente}}}{V_{\mathrm {L{\ddot {o}}sung} }}} $ an, so wird die Volumenkontraktion berücksichtigt.
Soll die Volumenkontraktion dagegen außer Betracht bleiben, wird der Gehalt vorzugsweise als Volumenanteil $ ={\frac {V_{\text{Komponente}}}{\sum {V_{\text{Komponente}}}}} $ angegeben.
Der Artikel Alkoholgehalt demonstriert die Volumenkontraktion durch Beispielwerte von Volumenkonzentrationen und Volumenanteilen (Fazit).
Volumendilatation
Es gibt auch Flüssigkeiten, die bei Mischung zu einer Volumendilatation, also einer Volumenvergrößerung, führen. In diesem Fall ist das Exzessvolumen positiv. Beispiele hierfür sind Mischungen aus Methylcyclohexan und 2-Pentanol oder aus Dichlormethan und 2-Butanon.
Weblinks
- Volumenkontraktion im Lexikon der Chemie