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Chemie Test – Phasendiagramme – Phasenregel

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1) In Phasendiagrammen wird allgemein die Temperatur- und Druckabhängigkeit der Aggregatzustände von Stoffen bzw. Stoffmischungen dargestellt mit den drei Phasengrenzlinien fest -> flüssig, fest->gasförmig und flüssig -> gasförmig.Mit Hilfe eines Phasendiagranmmes lässt sich auch die Anzhal der Phasen bei einem bestimmten Druck oder Temperatur bestimmen (Gibbssche Phasenregel).
2) Die Gibbsche Phasenregel gibt einen Zusammenhang zwischen der Zahl der Phasen P, Komponenten K und Freiheitsgrade F eines abgeschlossenen Systems an und lautet: P = K + F - 2
3) Beispiel: Eine gesättigte Lösung von Kochsalz in Wasser wird nun als System betrachtet, nun ist die Anzahl an Freiheitsgraden gesucht. Die Anzahl der Freiheitsgrade gibt dabei an, wieviel Zustandsgrößen (Druck, Temperatur) unabhängig voneinander verändert werden können, ohne die Zahl der Phasen zu verändern.
4) Eine gesättigte Lösung heisst, dass am Boden der Lösung sich kein Bodenkörper befindet. Das betrachtete System (gesättigte Kochsalzlösung) hat zwei Komponenten (Natriumchlorid und Wasser), es gilt K = 2. Eine Lösung steht immer mit ihrer Gasphase im Gleichgewicht, daher hat man drei Phasen (Gasphase, flüssige Phase und feste Phase (Natrimchlorid)), es gilt P = 3.
5) Setzt man nun die Werte für die Zahl der Komponenten und Zahl der Phasen in die Gibbsche Formel ein, so erhält man für Anzahl der Freiheitsgrade einer gessätigten Kochsalzlösung F = 1
6) Betrachten wir nun eine ungesättigte Kochsalzlösung, bei der sich kein Bodenkörper im System befindet. Es gilt K =2, P =2, somit ist die Anzahl der Freiheitsgrade F =2.
7) Betrachten wir ein etwas komplizierteres System (die sog. Kältemischung). Hierbei handelt es sich um eine gesättigte Kochsalzlösung, in der sich zusätzlich Eiswürfel befinden. Somit gilt: K = 2, P = 4. Somit erhält man als Ergebnis F = 0, d.h es kann weder der Druck noch die Temperatur verändert werden, ohne dass sich die Zahl der Phasen ändert. Dies deckt sich auch mit den Beobachtungen, die "Kältemischung ist nur bei einem bestimmten Zustand stabil".
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