Chemistry Reference
In-Depth Information
4.
Jäger E-G (1989) Elektrolytgleichgewichte und Elektrochemie. Lehrwerk Che-
mie, Arbeitsbuch, Bd 5. VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig
5.
Wedler G, Freund HJ (2012) Lehrbuch der Physikalischen Chemie. 6. Aufl.
Wiley-VCH, Weinheim
1.1.2 Nernst'scher Verteilungssatz
1.1.2.1 Aufgabenstellung
Anhand der Verteilung eines Farbstoffes zwischen zwei nicht mischbaren Lösungs-
mitteln sind die durch den Nernst'schen Verteilungssatz gegebenen Gesetzmäßig-
keiten zu untersuchen. Es ist experimentell zu zeigen, dass das Verteilungsgleichge-
wicht in weiten Bereichen unabhängig von der Konzentration des sich verteilenden
Stoffes ist und dass die Werte des Verteilungsverhältnisses unabhängig davon sind,
ob sich der zu verteilende Stoff vor der Gleichgewichtseinstellung in dem einen oder
dem anderen Lösungsmittel befindet. Im Zusammenhang mit der Anwendung der
Verteilung bei der Extraktion ist weiterhin nachzuweisen, dass der Extraktionseffekt
steigt, wenn anstelle eines Extraktionsschrittes mit relativ großem Extraktionsmit-
telvolumen mehrere Extraktionen mit kleinerem Volumen durchgeführt werden.
Die Konzentration des sich verteilenden Stoffes ist, da es sich bei dem ausge-
wählten Beispiel um einen Farbstoff handelt, mit einem Fotometer zu bestimmen.
Der Versuch dient somit gleichzeitig zum Kennenlernen der Methode der Molekül-
spektroskopie, speziell der Elektronenspektroskopie von Molekülen im sichtbaren
1.1.2.2 Theoretische Grundlagen
Gegeben sei ein Mehrkomponentensystem aus K Komponenten, wobei die Kom-
ponenten keine chemischen Reaktionen miteinander eingehen sollen. Die Anzahl F
der frei wählbaren intensiven Zustandsvariablen bei gegebener Anzahl der Phasen P
ergibt sich nach der Gibbs'schen Phasenregel zu:
F
D
K
P
C 2:
(1.21)
Besteht das System aus einer einzigen Mischphase, sind (K
C 1
) Freiheitsgrade
vorhanden, d. h., Druck, Temperatur und (K
1
) Molenbrüche können unabhängig
voneinander verändert werden, solange P
D 1
gilt. Der Molenbruch für die restliche
Komponente ergibt sich als Differenz zu eins.
Sobald sich zwei Phasen miteinander im Gleichgewicht befinden, verringert sich
die Anzahl der Freiheitsgrade um eins, d. h., neben Druck und Temperatur sind
dann nur noch (K
2
) Molenbrüche in einer der beiden Phasen frei wählbar. Die
restlichen Molenbrüche in den zwei Phasen sind eindeutig festgelegt.
Im vorliegenden Versuch wird dieser allgemeine Fall auf ein Dreikomponenten-
system angewendet, bei dem zwei Komponenten nicht miteinander mischbar sind,
also zwei Phasen bilden, und die dritte Komponente in beiden lösbar ist. Entspre-
3
. Neben der Temperatur und dem Druck kann der
