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Raoultsches Gesetz und Henrysches Gesetz für verdünnte Lösungen

1900
  • François-Marie Raoult
  • William Henry
Ein Chemiker misst die Gaslöslichkeit im Labor für physikalisch-chemische Anwendungen.

(Abbildung dient nur zur Veranschaulichung)

In einer verdünnten binären Lösung gehorcht das Lösungsmittel (Hauptkomponente) näherungsweise der folgenden Gleichung: Raoultsches GesetzDer gelöste Stoff (die Nebenkomponente) gehorcht dem Henryschen Gesetz. Das Henrysche Gesetz besagt, dass der Partialdruck des gelösten Stoffes Druck ist proportional zu seinem Molenbruch ([latex]P_{solute} = K_H x_{solute}[/latex]), wobei [latex]K_H[/latex] die Henry-Konstante ist. Das Raoultsche Gesetz ist ein Grenzfall, in dem [latex]K_H = P_{solvent}^*[/latex] gilt.

Diese Beziehung bietet ein umfassenderes Bild thermodynamisch Beschreibung realer, verdünnter Lösungen. Das Raoultsche Gesetz gilt gut für das Lösungsmittel, da seine Moleküle überwiegend von anderen Lösungsmittelmolekülen umgeben sind – eine Umgebung, die der reinen Flüssigkeit ähnelt. Der Molenbruch xLösungsmittel liegt nahe bei 1, und sein Verhalten ist nahezu ideal. Seine chemische Umgebung hat sich im Vergleich zum reinen Zustand im Wesentlichen nicht verändert.

Umgekehrt sind die gelösten Moleküle selten und vollständig von Lösungsmittelmolekülen umgeben. Diese Umgebung unterscheidet sich stark von der des reinen gelösten Stoffes. Daher ist seine Tendenz, in die Gasphase zu entweichen, nicht proportional zu seinem reinen Wert. Dampfdruck Die Wechselwirkung zwischen gelöstem Stoff und Lösungsmittel wird durch eine empirische Konstante, [latex]K_H[/latex], beschrieben, welche die spezifischen Wechselwirkungen zwischen gelöstem Stoff und Lösungsmittel widerspiegelt. Das Henry-Gesetz erfasst dieses Verhalten. Die Gibbs-Duhem-Gleichung beweist mathematisch, dass, wenn eine Komponente eines binären Gemisches in einem bestimmten Konzentrationsbereich dem Raoultschen Gesetz gehorcht, die andere Komponente im selben Bereich dem Henry-Gesetz gehorchen muss. Die beiden Gesetze beschreiben somit das Grenzverhalten an den beiden Extremen des Konzentrationsbereichs für jedes binäre Gemisch.

UNESCO Nomenclature: 2209
Physikalische Chemie

Typ

Abstraktes System

Störung

Wesentliche

Verwendung

Weitverbreitete Verwendung

Vorläufer

  • Raoultsches Gesetz (1887)
  • Henrys Gesetz (1803)
  • Daltonsches Gesetz der Partialdrücke
  • Entwicklung des Molenbruchkonzepts
  • Gibbs-Duhem-Gleichung, die die beiden Gesetze mathematisch verknüpft

Anwendungen

  • Berechnung der Löslichkeit von Gasen in Flüssigkeiten (z. B. Karbonisierung von Getränken)
  • Umweltwissenschaften (zB Gasaustausch zwischen Atmosphäre und Ozeanen)
  • chemische Verfahrenstechnik mit Gasabsorption und -strippung
  • Physiologie (z. B. Transport von Sauerstoff und Kohlendioxid im Blut)
  • Anästhesiologie zur Bestimmung von Gaskonzentrationen

Patente:

NA

Potenzielle Innovationsideen

  • Entwicklung hocheffizienter Gaswäscher zur industriellen Schadstoffkontrolle
  • Herstellung künstlicher Kiemen für Unterwasseratemgeräte
  • engineering of advanced Kohlenstoffabscheidung technologies using liquid solvents
  • Design von Sensoren für gelöste Gase in der medizinischen Diagnostik
  • Formulierung stabiler Narkosegasgemische für die Chirurgie
  • Optimierung von Tiefseetauchgasgemischen zur Vorbeugung der Dekompressionskrankheit
  • Entwicklung von Verpackungen mit modifizierter Atmosphäre zur Verlängerung der Haltbarkeit von Lebensmitteln
  • creation of Mikrofluidik devices for studying gas-liquid reactions at small scales
  • Entwicklung von Bioreaktoren mit verbessertem Sauerstofftransfer für Zellkulturen
  • Prädiktive Modellierung der Auflösung vulkanischer Gase in Magma
Verwandt mit: Henrysches Gesetz, Raoultsches Gesetz, verdünnte Lösung, gelöster Stoff, Lösungsmittel, Henrysche Konstante, Gaslöslichkeit, Partialdruck, Molenbruch, Gibbs-Duhem.

Historischer Kontext

Raoultsches Gesetz und Henrysches Gesetz für verdünnte Lösungen

1899
1900
1900
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1896
1900
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1900
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(wenn das Datum unbekannt oder nicht relevant ist, z. B. „Strömungsmechanik“, wird eine gerundete Schätzung seines bemerkenswerten Auftretens bereitgestellt)

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