12.8:

Senkung des Dampfdrucks

JoVE Core
Chemistry
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JoVE Core Chemistry
Vapor Pressure Lowering
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03:28 min
September 24, 2020

Der Gleichgewichtsdampfdruck einer Flüssigkeit ist der Druck, der von ihrer Gasphase ausgeübt wird, wenn Verdampfung und Kondensation mit gleichen Geschwindigkeiten ablaufen:

Eq1

Das Auflösen einer nichtflüchtigen Substanz in einer flüchtigen Flüssigkeit führt zu einer Absenkung des Dampfdrucks der Flüssigkeit. Dieses Phänomen kann erklärt werden, indem man die Wirkung von zugesetzten gelösten Molekülen auf die Verdampfungs- und Kondensationsprozesse der Flüssigkeit berücksichtigt. Um zu verdampfen, müssen Lösungsmittelmoleküle an der Oberfläche der Lösung vorhanden sein. Das Vorhandensein von gelöstem Stoff verringert die für Lösungsmittelmoleküle verfügbare Oberfläche und verringert dadurch die Verdampfungsrate des Lösungsmittels. Da die Kondensationsrate durch das Vorhandensein von gelöstem Stoff nicht beeinflusst wird, besteht das Nettoergebnis darin, dass das Gleichgewicht zwischen Verdampfung und Kondensation mit weniger Lösungsmittelmolekülen in der Dampfphase (d. h. bei einem niedrigeren Dampfdruck) erreicht wird.

Diese Interpretation ist zwar nützlich, berücksichtigt aber nicht mehrere wichtige Aspekte der kolligativen Natur der Dampfdruckabsenkung. Eine strengere Erklärung bezieht sich auf die Eigenschaft der Entropie. Zum Verständnis der Senkung des Dampfdrucks einer Flüssigkeit ist es ausreichend zu beachten, dass die stärker dispergierte Natur der Materie in einer Lösung im Vergleich zu getrennten Lösungsmittel- und gelösten Phasen dazu dient, die Lösungsmittelmoleküle effektiv zu stabilisieren und ihre Verdampfung zu behindern. Die Folge ist ein niedrigerer Dampfdruck und ein entsprechend höherer Siedepunkt.

Die Beziehung zwischen den Dampfdrücken der Lösungskomponenten und den Konzentrationen dieser Komponenten wird durch das Raoultsche Gesetz beschrieben: Der Partialdruck, der von einer beliebigen Komponente einer idealen Lösung ausgeübt wird, ist gleich dem Dampfdruck der reinen Komponente multipliziert mit ihrem Molenbruch in der Lösung.

Gl2

wobei PA der Partialdruck ist, der von der Komponente A in der Lösung ausgeübt wird, PºA der Dampfdruck von reinem A und XA der Molenbruch von A in der Lösung ist.

Erinnern wir uns daran, dass der Gesamtdruck eines gasförmigen Gemisches gleich der Summe der Partialdrücke für alle seine Bestandteile ist (Daltonsches Gesetz der Partialdrücke), so ist der Gesamtdampfdruck, der von einer Lösung, die i Komponenten enthält, ausgeübt wird,

Eq3

Eine nichtflüchtige Substanz ist eine Substanz, deren Dampfdruck vernachlässigbar ist (Pº ≈ 0), so dass der Dampfdruck über einer Lösung, die nur nichtflüchtige gelöste Stoffe enthält, nur auf das Lösungsmittel zurückzuführen ist:

Eq4

Dieser Text wurde übernommen von Openstax, Chemie 2e, Abschnitt 11.4: Kolloliative Eigenschaften.