Hallo Forum
ich habe eine Denkfehler: ich habe 2 flüssige Substanzen. Eine ist Ameisensäure (Schmelzpukt 8 Grad) die andere auch eine Säure (Erstarrungspunkt 0 Grad). Dies mische ich nun und gebe ein wenig Wasser dazu (ca. 10 %). Wasser gefriert bei 0 Grad.
Warum erstarrt diese Flüssigkeit nicht bei -18 Grad im Gefrierfach ? Die Flüssigkeit wird leicht viskos.
Kann ich nicht einfach die Schmelzpukte aufaddieren und dann einen Mittelwert bilden der mir sagt wann die Flüssigkeit fest wird ?
Danke
Hi Gerd
ich habe eine Denkfehler: ich habe 2 flüssige Substanzen. Eine
ist Ameisensäure (Schmelzpukt 8 Grad) die andere auch eine
Säure (Erstarrungspunkt 0 Grad). Dies mische ich nun und gebe
ein wenig Wasser dazu (ca. 10 %). Wasser gefriert bei 0 Grad.
Warum erstarrt diese Flüssigkeit nicht bei -18 Grad im
Gefrierfach ? Die Flüssigkeit wird leicht viskos.
Kann ich nicht einfach die Schmelzpukte aufaddieren und dann
einen Mittelwert bilden der mir sagt wann die Flüssigkeit fest
wird ?
Tja, wie würde mein alter Chemielehrer sagen: Sehr elegant, aber geht nicht.
Denn die Thermodynamik besagt, daß der Gefrierpunkt einer Lösung stets niedriger und der Siedepunkt stets höher ist als der des reinen Lösemittels. Jedes Lösemittel hat seine eigene ebullioskopische (für die Siedepunktserhöhung) und kryoskopische (für die Gefrierpunktserniedrigung) Konstante.
Für Wasser ist die ebullioskopische Konstante E(s) 0,514 K*kg/mjol und die kryoskopische Konstante E(g)1,86 K*kg/mol.
Die Effekte sind abhängig von der Anzahl der gelösten Teilchen in Mol je kg Lösemittel (Molalität).
Es gilt:
Delta T (LV, LS) = E(g,s) * (m(i) / M(i) * M(j))
dabei sind:
Delta T : Siedepunktserhöhung für E(s) oder Gefrierpuntserniedrigung für E(g)
m(i) : Masse des gelösten Stoffes
M(i) : Molmasse des gelösten Stoffes
m(j) : Masse des Lösungsmittels
Leider gilt das nur für IDEAL VERDÜNNTE Lösungen.
Blöderweise haben wir die hier nicht, wir müßten zunächst die Aktivitäten bzw. die Dissoziation ermitteln.
Denn zunächst hast Du drei Flüssigkeiten die alle miteinander reagieren: Wasser (H2O) mit Säure (HA) unter Bildung einer dissoziierten Säure gemäß
HA + H2O --> H3O+ + A-
Wasser mit der zweiten Säure HB gemäß:
H2O + HB --> H3O+ + B-
Beide Reaktionen sind Gleichgewichtsreaktionen die sich darüber hinaus auch noch gegenseitig beeinflussen. Grundsätzlich ist die Dissoziation eines Stoffes berechenbar, dazu benutzt man das Massenwirkungsgesetz hier für die Säure HA:
K = c(H3O+) * c(A-) / c(H2O) * C(HA)
Bedenken witr nun, daß die Säure HB ja auch noch ins Gleichgewicht eingreift, dann wird´s richtig kompliziert.
Und da strecke ich mich leider auch schon - Thermodynamik war nie so richtig mein Ding.
Aber eins hast du ja bereits empirisch festgestellt: Der Gefrierpunkt der Mischung ist deutlich niedriger als der der reinen Stoffe.
Sonst würde der Frostschutz für Kühler und Scheibenwaschanlage nicht funktionieren.
Gruß
Bernd
Hallo Gerd,
wenn das alles so einfach wäre, wäre es alles einfacher 
Nein, man kann Schmelz- oder Siedpunkte nicht verrechnen.
Das ganze ist meist ziemlich kompliziert und wenn Du unter Stichworten wie ‚Phasendiagramm‘ oder ‚Eutektikum‘ suchst, wirst Du sicher mit Informationen zugeworfen. Allerdings wirst Du eher selten einfache Erklärungen finden.
Gandalf
Hallo Bernd !
Vielen vielen Dank. Das war ja eine geniale Erklärung. Da habe ich wohl zu einfach gedacht. Hilft mir sehr viel weiter auch wenn ich nicht alles bis ins Detail verstehe. Danke !
Gerd.
Hallo Gandalf,
auch dir vielen Dank. Ich habe schon angefangen zu suche- ist wirklich eine sehr komplizierte Angelegenheit. Möchte bzw. kann nicht alles verstehen, aber wenn ich das so im Groben kapiere ist schon ok.