Fachgebiet - Thermodynamik Ein Siedediagramm beschreibt die Phasenumwandlung eines Stoffssytems, das vom flüssigen in den gasförmigen oder vom gasförmigen in den flüssigen Aggregatzustand übergeht. Dampf und Kondensat sind von Temperatur und Druck sowie bei Mischungen auch von der Zusammensetzung abhängig. Betrachtet man z. B. Dreht nicht sauber hoch. ein Gemisch von zwei Flüssigkeiten (Zweipasensystem bestehend aus den Stoffkomponenten A und B, binäres System) während des Erhitzens zum Sieden, so ist die Zusammensetzung der Gasphase in der Regel von der flüssigen Phase verschieden. Eine Auftragung der Siedetemperatur bei konstantem Druck als Funktion der Zusammensetzung ( Stoffmengenanteil / Molenbruch) der flüssigen und der gasförmigen Phase stellt ein solches Siedediagramm dar: Aus dem binären System der Flüssigkeiten A und B entweicht bei der Zusammensetzung X ein Dampf der Zusammensetzung Y. Kondensiert dieser Dampf und wird nur dieses Kondensat erneut zum Sieden erhitzt, hat der Dampf die Zusammensetzung Z.
(PDF; 139 kB) Uni Paderborn, auf Server der Uni Heidelberg Chemgapedia (Animation) Einzelnachweise [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten] ↑ H. Lang: Über das Siedegleichgewicht des Systems Methanol-Aceton-Chloroform. In: (Leipzig). 196, 1950, S. 278–297.
Die Bezeichnung "Sattelazeotrop" leitet sich direkt aus der Form des dreidimensional gezeichneten Dampf-Flüssigkeit-Gleichgewichts ab. Physikalische Trennverfahren für Azeotrope [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten] Da azeotrope Gemische aus Bestandteilen mit recht unterschiedlichen Eigenschaften bestehen (s. o. ), lassen sie sich meist leicht durch andere gängige Trennmethoden außer Destillation auftrennen. Beispiele wären Chromatographie, Zugabe geeigneter Molekularsiebe oder Trockenmittel wie Magnesiumsulfat, Auskristallisieren einer Komponente bei niedrigen Temperaturen. Durch Druckänderung kann die Zusammensetzung des Azeotropes in die gewünschte Richtung verändert werden. Azeotrope Rektifikation [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten] Beim mehrfachen Destillieren eines Ethanol-Wasser-Gemisches erhält man ein Azeotrop aus ca. Siedediagramm ethanol wasser company. 96% Ethanol und 4% Wasser, das durch Destillation nicht weiter zu trennen ist und bei 78, 17 °C siedet. Durch Zusatz einer dritten Komponente kann dieses Azeotrop jedoch getrennt werden.
Aus dem obigen Siedediagramm (den unteren Teil nennt man Siedekurve, den oberen Taukurve) sieht man jedoch, dass das Gemisch aus 20% Alkohol und 80% Wasser bei 92 ° C anfängt zu sieden. Das Destillat hat 62% Alkohol. ( Rot: Senkrechte Linie bei 20% nach oben; vom Schnittpunkt der Siedekurve waagrechte Linie nach rechts bis zum Schnittpunkt der Taukurve. Die senkrechte Linie nach unten ergibt einen Alkoholgehalt des Dampfes und damit des Destillats von 62%. Mit solchen einstufigen Destillationen (aus einfachen Destillierblasen) hat man jahrhundertelang Schnaps gebrannt. Auch der Whiskey wird in Schottland oder Irland heute noch so destilliert. (Bei Wein mit ca. Siedediagramm ethanol wasser ok. 10% Alkohol erhält man so einen Weinbrand von ca. 38%) Wenn man jedoch den -nach der ersten Stufe erhaltenen- 62%igen Alkohol nochmals destilliert, siedet er bei 81 ° C und kondensiert als 86%iger Alkohol ( Grün: gerade Linie nach rechts bis zur Taukurve, dann senkrecht nach unten). So kann man die Anzahl der notwendigen Destillationsstufen je nach Ausgangs- und gewünschter Endkonzentration aus dem Siedediagramm ablesen.
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