SSL (?): an | aus

Bitte die Forenregeln und die Hinweise zu den Versuchen lesen!

Neue Antwort erstellen
Kältemischungen, Vakuumexsikkator
IllumiNobel-Gewinner 2012

Anmeldedatum: 06.01.2012
Beiträge: 2322
Artikel: 52
Geschlecht: Geschlecht:Männlich
Alter: 52
Hallo Leute,

ich wende mich mal wieder mit Grundlagenproblemen an euch, weil ich bei meiner aktuellen Versuchsreihe Methoden einsetze, die zwar alltäglich sind, ich aber gemerkt habe, daß es beim Verständnis bei mir doch irgendwo hakt. Die Fragen sind:

1. Wie funktioniert eine Kältemischung?
Ich habe nachgelesen! Ich habe über das Gleichgewicht von Dreiphasensystemen gelesen und dass der Tripelpunkt einer Eis-Wasser-Kochsalzmischung bei -21°C liegt. Aber mir fehlt ein qualitatives "Aha-Erlebnis" bei dieser Erklärung.
Meine Frage ist, salopp formuliert, folgende: Was schert es das Eis, in einer gesättigten Kochsalzlösung zu liegen? Warum sollte es sich bemühen, darin schneller zu schmelzen als in Wasser?

2. Wieso werden Substanzen in einem Exsikkator schneller trocken, wenn man ihn evakuiert?

Auch da ist mir die Theorie des Dampfdruckes und der Siedetemperatur in Abhängigkeit vom Druck bekannt. Aber ich frage mich: Wenn bei niedrigem Druck das Verdampfen des Wassers erleichtert wird - gilt das nicht auch für die Interaktion Trockenmittel <---> Gasphase? Ich gehe davon aus, daß der Dampfdruck über dem Tockenmittel geringer ist, als der über der feuchten (zu trocknenden) Substanz. Deshalb verdampft das Wasser und wird vom Trockenmittel gebunden.
Aber müssten die beiden Dampfdrücke durch Absenken des Druckes nicht gleich beeinflusst werden? Und hat das auch mit der Art des Trockenmittels zu tun? (Konkret: geht das mit Kieselgel im Vakuum genauso gut wie mit Schwefelsäure?)

Ich hoffe, meine Fragen verständlich gestellt zu haben und bitte um verständliche Antworten.
Wink

_________________
"Alles sollte so einfach wie möglich gemacht werden. Aber nicht einfacher."(A. Einstein 1871-1955)

"Wer nur Chemie versteht, versteht auch die nicht recht!" (G.C. Lichtenberg, 1742 - 1799)

"Wissenschaft ist das organisierte Töten von Vorurteilen." (Joachim Kügler)
Benutzer-Profile anzeigenAlle Beiträge von lemmi anzeigenPrivate Nachricht senden
Illumina-Mitglied

Anmeldedatum: 06.01.2014
Beiträge: 347
Artikel: 0
Geschlecht: Geschlecht:Männlich
Die Solvatisierung ist energetisch günstiger, schon vorhandenes Eis schmilzt. Die Ionen, welche zur Solvatisierung "verbraucht" sind, können nicht einfach wieder in ein Kristallgitter eingebaut werden. Aus dem selben Grund gehen grundsätzlich Stoffe in Lösung "statt sich nicht darum zu scheren" in ihrem Lösungsmittel zu sein.

Selbstverständlich nähert man sich durch ein Vakuum auch dem Wasserdampfdruck über dem Trockenmittel etwas an - der ist aber sowieso geringer, so dass es keine Rolle spielt. Wenn ich 0,1mbar Wasserdampfdruck über Silicagel habe und bei 20mbar trockne, dann verdampft das freie Wasser schon bei 20°C. Direkt vergleichbar mit einer Gefriergetrocknung, dort sorgt einfach die Kälte für einen niedrigeren Wasserdampfdruck und das Vakuum ist etwa so groß wie dieser Druck. Solange der Wasserdampfdruck der Wasser aufnehmenden Seite nicht dem des zu entfernenden Wasser entspricht kann der Vorgang durch ein Vakuum beschleunigt werden. Trifft das nicht zu, dann trocknet man bei keinem Druck irgendwas da man auf beiden Seiten einfach Wasser hat.
Benutzer-Profile anzeigenAlle Beiträge von CD-ROM-LAUFWERK anzeigenPrivate Nachricht senden
IllumiNobel-Gewinner 2012

Anmeldedatum: 06.01.2012
Beiträge: 2322
Artikel: 52
Geschlecht: Geschlecht:Männlich
Alter: 52
CD-ROM-LAUFWERK hat Folgendes geschrieben:
Die Solvatisierung ist energetisch günstiger, schon vorhandenes Eis schmilzt. Die Ionen, welche zur Solvatisierung "verbraucht" sind, können nicht einfach wieder in ein Kristallgitter eingebaut werden. Aus dem selben Grund gehen grundsätzlich Stoffe in Lösung "statt sich nicht darum zu scheren" in ihrem Lösungsmittel zu sein.

Deine Erklärung beantwortet meine Frage aber nicht. Stoffe in gesättigtem Lösungsmittel gehen auch nicht in Lösung. Und es geht ja nicht um Solvatisierung. Die Lösung ist ja schon solvatisiert. Nur das Eis schmilzt. Warum tut es das? Energetisch günstiger ist auch nicht klar - was ist energetisch günstiger als was und warum.?

Zitat:
Solange der Wasserdampfdruck der Wasser aufnehmenden Seite nicht dem des zu entfernenden Wasser entspricht kann der Vorgang durch ein Vakuum beschleunigt werden.
Und warum?
Bei Normaldruck herrscht ein Wasserdampdruck von, lets say, 20 Torr. Bei erniedrigtem Druck auch. Was macht es für einen Unterschied?

_________________
"Alles sollte so einfach wie möglich gemacht werden. Aber nicht einfacher."(A. Einstein 1871-1955)

"Wer nur Chemie versteht, versteht auch die nicht recht!" (G.C. Lichtenberg, 1742 - 1799)

"Wissenschaft ist das organisierte Töten von Vorurteilen." (Joachim Kügler)
Benutzer-Profile anzeigenAlle Beiträge von lemmi anzeigenPrivate Nachricht senden
Illumina-Mitglied

Anmeldedatum: 07.05.2010
Beiträge: 289
Artikel: 1
Wohnort: Leipzig
Geschlecht: Geschlecht:Männlich
Alter: 23
Zitat:
2. Wieso werden Substanzen in einem Exsikkator schneller trocken, wenn man ihn evakuiert?
Auch da ist mir die Theorie des Dampfdruckes und der Siedetemperatur in Abhängigkeit vom Druck bekannt. Aber ich frage mich: Wenn bei niedrigem Druck das Verdampfen des Wassers erleichtert wird - gilt das nicht auch für die Interaktion Trockenmittel <---> Gasphase? Ich gehe davon aus, daß der Dampfdruck über dem Tockenmittel geringer ist, als der über der feuchten (zu trocknenden) Substanz. Deshalb verdampft das Wasser und wird vom Trockenmittel gebunden.
Aber müssten die beiden Dampfdrücke durch Absenken des Druckes nicht gleich beeinflusst werden? Und hat das auch mit der Art des Trockenmittels zu tun? (Konkret: geht das mit Kieselgel im Vakuum genauso gut wie mit Schwefelsäure?)

Ich hoffe, meine Fragen verständlich gestellt zu haben und bitte um verständliche Antworten.
Wink


Dann müsste also ein Stoff genauso schnell trocknen, wenn man ihn in einem Exikkator mit theoretisch 100 bar lagern würde. Erscheint aber irgendwie nicht plausibel. Ist auch kein Problem, wenn der "Wasserdampfdruck"(wobei der ja im Grunde nicht ansteigt sondern nur die Wasserabgabe ans Exikkatorinnere) vom Trockenmittel sich im gleichen Verhältnis erhöht wie der der zu trocknenden Substanz, der Gasphasenaustausch ist begünstigter, da mehr Wasserdampf im Exikkator. Das erspart Zeit.

_________________
...the question is not, Can they reason? nor, Can they talk? but, Can they suffer? (Jeremy Bentham)


Chemiker haben für alles eine Lösung
Benutzer-Profile anzeigenAlle Beiträge von dihydrogenmonooxid anzeigenPrivate Nachricht sendenWebsite dieses Benutzers besuchen
Illumina-Mitglied

Anmeldedatum: 06.01.2014
Beiträge: 347
Artikel: 0
Geschlecht: Geschlecht:Männlich
Zitat:
Stoffe in gesättigtem Lösungsmittel gehen auch nicht in Lösung.

Ja, irgendwann geht nicht mehr zu solvatisieren.
Zitat:
Und es geht ja nicht um Solvatisierung.

Doch, das ist die treibende Kraft. Keine Solvatisierung -> keine Ionen in Lösung -> keine Schmelzpunkterniedrigung (und Siedepunkterhöhung).
Zitat:
Energetisch günstiger ist auch nicht klar - was ist energetisch günstiger als was und warum.?

Es ist energetisch günstiger, dass so lange Wasser schmilzt und NaCl in Lösung geht, bis entweder einer der Stoffe "verbraucht" ist oder die Temperatur bei den -21°C angekommen ist.

Zitat:
Bei Normaldruck herrscht ein Wasserdampdruck von, lets say, 20 Torr. Bei erniedrigtem Druck auch. Was macht es für einen Unterschied?

Der herrscht auch bei 20Torr umgebungsdruck. Dann sind "100%" des Gases Wasserdampf und nicht, wie bei Normaldruck, nur <3%. Es sollte klar sein, dass der Stofftransport ohne die inerte Luft als Bremse deutlich schneller abläuft. Das selbe passiert an einem Kondensator - im reinen Stoffstrom geht dieser einfach vom Gas in die Flüssigkeit über, mit verdünnung durch Luft hingegen bildet sich eine Luftschicht um den Kondensator und verlangsamt die Kondensation massiv.
Benutzer-Profile anzeigenAlle Beiträge von CD-ROM-LAUFWERK anzeigenPrivate Nachricht senden
Illumina-Mitglied

Anmeldedatum: 24.07.2008
Beiträge: 907
Artikel: 5
Geschlecht: Geschlecht:Männlich
Alter: 25
Beim Exsikkator vermute ich folgende Effekte:
- Erhöhung des Dampfdrucks erhöht die Verdunstungsrate und damit die Geschwindigkeit des Stoffaustausches.
- Niedriger Druck bedeutet ein Verdünnen, dann wird wohl der diffusive Transport schneller ablaufen
Natürlich erhöht sich auch für das Trockenmittel selbst der Dampfdruck, denke gerade bei Flüssigkeiten wie Schwefelsäure könnte man sogar merken, dass diese in Gasphase geht. Bei Feststoffen eher nicht.
Das Trockenmittel sollte das Wasser viel stärker binden, als das zu trocknende Gut. Dieses Verhältnis wird sich auch beim Absenken des Drucks nicht oder nicht stark verschieben.
Vakuumieren also eher zur Beschleunigung des Stoffübergangs.

Zur Gefrierpunktserniedrigung muss man das chemische Potential betrachten. Schau dir mal diese Seite an: http://www.pci.tu-bs.de/aggericke/PC1/Kap_V/Siedepunkt.htm
Prinzipiell muss das chemische Potential nicht minimal sein, die Schnittpunkte deuten ja Effekte wie Unterkühlte Schmelze an. Da sich aber die beiden Phasen im Ungleichgewicht befinden möchte sich das schon ausgleichen.
Vermutlich spielt auch der schiere Konzentrationsunterschied eine bedeutende Rolle.
Salopp gesagt: Eis (0°C) - Wasser (0°C) stehen im Gleichgewicht, die Schmelzrate wird durch die Wärmezufuhr ins Wasser und damit den Temperaturunterschied Wasser-Eis bestimmt.
Eis (0°C) und Salzwasser (0°C) stehen in starkem Ungleichgewicht, der Gleichgewichtspunkt ist bei -21°C erreicht. Solange dieser nicht erreicht ist, treibt das chemische Potential
Benutzer-Profile anzeigenAlle Beiträge von Timmopheus anzeigenPrivate Nachricht senden
Illumina-Mitglied

Anmeldedatum: 25.09.2010
Beiträge: 542
Artikel: 0
Wenn man sich anschaut, ob eine Reaktion abläuft, dann muss man die freie Reaktionsenthalpie betrachten. Das geht auch bei Phasenumwandlungen. Die freie Reaktionsenthalpie setzt sich zusammen aus dem energetischen Beitrag (Enthalpie) und dem stochastischen Beitrag (Entropie). Es sollte nicht verwundern, dass die Entropie einer homogenen Lösung sehr hoch ist verglichen mit der Entropie von Kristallen (Eis und Salz sind beide kristallin).
Das Ganze wird weniger obskur wenn man sich die Entropie über Realisierungsmöglichkeiten, bzw Mikrozustände erklärt wie in der Informatik auch. Dann versteht man auch, dass es simple Statistik ist, die dazu führt, dass die Natur "Unordung" anstrebt.
Kleiner Tipp: Wenn ich in meinem Zimmer wüte, dann liegen die Gegenstände in einem losen Haufen, aber energetisch günstiger wäre es wenn sie fein gestapelt möglichst weit unten am Boden liegen würden und das schwerste Objekt am weitesten unten, usw.
Man erkennt schon einiges, das in der Chemie auch immer zutrifft: Den energetisch optimalen Zustand kann ich recht präzise beschreiben, der ist also entropisch nicht begünstigt, es gibt nur wenige Anordnungen (Mikrozustände), die darauf zutreffen.
Es ist nicht wahrscheinlich, dass dieser energetisch optimale Zustand wirklich erreicht wird. Jeder energetisch optimale Mikrozustand ist sicher wahrscheinlicher als alle anderen Mikrozustände wo z.B. das Kopfkissen unten liegt und die schweren Sachen oben drauf, aber von den Zuständen, die man unordentlich nennt, gibt es eine kombinatorische Vielfalt, sodass sie selbst dann noch überwiegen wenn der günstigste Zustand tausendmal günstiger ist.
Man fasst dann die energetisch günstigen Anordnungen zu einem energetisch optimalen Makrozustand zusammen und die anderen, ungünstigen Anordnungen bilden ungünstige Makrozustände. Der energetisch günstigste Makrozustand wird aus extrem wenigen Mikrozuständen gebildet (weil er ja einer präzisen Ordnung genügen muss), während es energetisch leicht ungüstige Makrozustände gibt, die aber aus extrem vielen Mikrozuständen gebildet werden.
In vielen Fällen überwiegt die Statistik dann eben die energetische Triebkraft. Und das umso mehr, je mehr die Systeme in Bewegung sind, weswegen bei hoher Temperatur die Stoffe schmelzen oder gar kochen und nie andersherum.

Das gilt umsomehr in einer Lösung wo man 1020 und mehr Teilchen hat. Ich habe zwar viel Zeugs in meinem Zimmer, aber verglichen mit den Teilchen in einem Tropfen Wasser gibt es wenig, das man umherwerfen könnte.

Energetisch ist die Trennung in Eiskristalle und Salzkristalle natürlich optimal. Aber entropisch nicht. Das Gleiche gilt auch für Frostschutzmittel und Eis, damit komme ich auch auf -30°C obwohl da keinerlei Ionen drin sind.


Verlassen wir nun aber die Thermodynamik, denn die spielt beim Trocknen mittels Vakuumexsikkator keine große Rolle. Wir gehen davon aus, dass die Pumpe nicht stark genug ist, das Trockenmittel trocken zu saugen, denn dazu müsste sie einen absurd niedrigen Enddruck erreichen.
In jedem Fall wird also der Wasserdampfpartialdruck über dem Trockenmittel von der Beschaffenheit des Trockenmittels bestimmt. Aber wenn der Exsikkator voller Inertgas ist, dann kann sich das Wasser nur per Diffusion durch den Gasraum bewegen.
Ständig sind Inertgasteilchen im Weg von denen sie abprallen, das geht nicht sehr schnell. Aber wenn der Gasraum nur Wasserdampf enthält, dann bewirkt das Trockenmittel einen Druckgradienten und alles das dem Druckgradienten folgt ist wiederum Wasser und da das Wasser sofort vom Trockenmittel absorbiert wird, kann es den Druckgradienten nicht ausgleichen wie ein Inertgas das könnte. Es strömt also immer mehr Wasserdampf nach, einem echten Druckgefälle folgend. Und das geht natürlich schneller als wenn da nur ein Konzentrationsgefälle ist.

_________________
Wenn die Menschen und die Dschinn sich zusammentäten, etwas, das diesem Post gleicht, zustande zu bringen, würde ihnen das nicht gelingen – selbst wenn sie einander helfen würden.
Benutzer-Profile anzeigenAlle Beiträge von Xyrofl anzeigenPrivate Nachricht senden
IllumiNobel-Gewinner 2012

Anmeldedatum: 06.01.2012
Beiträge: 2322
Artikel: 52
Geschlecht: Geschlecht:Männlich
Alter: 52
@Xyrofl: aus deiner Erklärung habe ich verstanden:

-> der ausschlaggebende Effekt des Vakuums im Vakuumexsikkator ist einfach, daß die verdampfenden Wassermoleküle ungehindert durch irgendwelche Gasmoleküle ihren Weg zum Trockenmittel schneller finden als wenn noch Luft im Gefäß ist. Korrekt? Der Dampfdruck spielt gar keine große Rolle.

Mal sehen, ob ich richtig schlussfolgere: Wenn ich kein Tockenmittel in den Exsikkator gebe, trocknet allein durch das Anlegen des Vakuums die Substanz (= verdampft Wasser aus der Substanz) genauso stark wie in einem geschlossenen Gefäß ohne Vakuum. Das Vakuum allein hat keinen "austrocknenden" Effekt.

Das mit der Kältemischung ist komplizierter.

Daß Entropiezunahme von Bedeutung ist, und daß der Makrozustand eines Systems umso wahrscheinlicher ist, je mehr Mikrozustände ihn realisieren können, ist mir klar. Auch daß Eis- und Salzkristalle hoch geordnet sind und eine Lösung ungeordnet ist, ist mir bekannt.
Aber warum löst sich ein Eiskristall sich in einer Salzlösung schneller auf, als in reinem Wasser? Wo ist denn da die Zunahme der Unordnung größer, als wenn Eis einfach in reinem Wasser schmilzt?

Kommt es eigentlich auch zu einer Temperaturerniedrigung unter 0°C wenn ich Eis in Kochsalzlösung bringe ohne dass noch festes Salz vorhanden ist?


@Timmpopheus: soweit ich verstanden habe, erhöht sich der Dampfdruck des Wassers eben nicht, wenn man ein Vakuum anlegt. Deine zweite Erklärung ist mir der Xyrofls identisch. CD-ROM hat dieses Argument auch gebracht.
Zur Gefrierpunktserniedrigung: muss ich lernen, was ein chemisches Potential ist (ich weiß das nämlich nicht!) um das zu verstehen? Eine qualitative Erklärung wäre mir lieber...

_________________
"Alles sollte so einfach wie möglich gemacht werden. Aber nicht einfacher."(A. Einstein 1871-1955)

"Wer nur Chemie versteht, versteht auch die nicht recht!" (G.C. Lichtenberg, 1742 - 1799)

"Wissenschaft ist das organisierte Töten von Vorurteilen." (Joachim Kügler)
Benutzer-Profile anzeigenAlle Beiträge von lemmi anzeigenPrivate Nachricht senden
Illumina-Mitglied

Anmeldedatum: 27.10.2015
Beiträge: 186
Artikel: 0
Wohnort: Leverkusen
Beim Vakuum im Exsikkator muß man zwei "Zustände" unterscheiden:

- Statisches Vakuum: Es wird in den Exsikkator "eingefüllt*" und das Gefäß dann dicht verschlossen. Die flüchtige Komponente verdunstet, bis deren Gleichgewichtsdampfdruck über dem Trockengut eingestellt ist. Ist ein Trockenmittel zugegen, dann stellt sich final der Gleichgewichtsdampfdruck über dem System mit dem niedrigsten Eigendampfdruck ein.

- Dynamisches Vakuum: Das Vakuum im Exsikkator wird permanent "nachgefüllt*". Man erreicht einen Restdampfdruck der flüchtigen Komponente, der gleich dem erreichbaren niedrigsten Restsruck der Vakuumpumpe ist


* = Hier habe ich Vakuum bewußt fälschlich wie eine "Substanz" behandelt, da es mir die Beschreibung etwas erleichtert. Wer eine didaktisch bessere Beschreibung findet darf sie mir anbieten.
Benutzer-Profile anzeigenAlle Beiträge von Glaskocher anzeigenPrivate Nachricht senden
Illumina-Mitglied

Anmeldedatum: 25.09.2010
Beiträge: 542
Artikel: 0
Ganz einfach. Was bewirkt mehr Unordnung? Wenn ich eine Substanz aus nur einer Teilchensorte zu einer Flüssigkeit mache, oder wenn ich sie gleichzeitig noch mit anderen Teilchensorten vermische? Letzteres hat man beim Zugeben von Salz zu Eis. Beim Zugeben von Wasser zu Eis habe ich jedoch gar keinen Effekt, das Schmelzwasser vermischt sich mit Wasser und die resultierende Lösung ist wiederum Wasser, da kann man das Salz auch einfach so schmelzen lassen.

Und ja, es geht natürlich auch mit konzentriertem Salzwasser, nur eben nicht so gut. Da hat man dann eben zwei Salzkonzentrationen, die sich angleichen (wiederum natürlich ein Entropiegewinn). Das ist eigentlich ganz klar, weil dein Eis ja reines Wasser ist (somit unendlich verdünntes Salzwasser oder eben Verdünnungsmittel), effektiv verdünnst du also eine starke Salzlösung mit reinem Wasser (dem Schmelzwasser) und dass das eine starke Triebkraft hat, ist klar, ohne Weiteres würde niemals Süßwasser aus Salzwasser wieder rausspringen, außer man kocht es. Nicht gehen würde es wohl wenn man gefrorenes Salzwasser in flüssiges Salzwasser der gleichen Konzentration gibt. Aber gefrorenes Salzwasser ist ja auch schon kälter als solche Kältemischungen werden können, sonst wäre es doch nicht gefroren.
Weil das Verdünnen so einen starken Entropiegewinn bringt, geht es sogar mit Schwefelsäure und Schnee, durch den Effekt kann die Verdünnungswärme der Schwefelsäure kompensiert werden, außer es war wirklich konzentrierte Schwefelsäure, dann ist es irgendwann zu viel. Angeblich kommt man so wirklich sehr, sehr tief weil man da den Effekt kaum Ausfrieren kann, allerdings müssen die Säure und der Schnee stark vorgekühlt werden.

Dass es mit Lösungen geht war schon in dem Moment klar, wo ich sagte, es geht auch mit Frostschutzmittel, denn Frostschutzmittel ist eine Lösung.

Zitat:
Mal sehen, ob ich richtig schlussfolgere: Wenn ich kein Tockenmittel in den Exsikkator gebe, trocknet allein durch das Anlegen des Vakuums die Substanz (= verdampft Wasser aus der Substanz) genauso stark wie in einem geschlossenen Gefäß ohne Vakuum. Das Vakuum allein hat keinen "austrocknenden" Effekt.

Klingt bisschen euphorisch geschlussfolgert. Das Trockenmittel zieht das Wasser aus dem System und in unserer Näherung oben sagten wir, egal wie stark die Pumpe saugt, sie zieht Wasser nicht so stark an wie ein frisches Trockenmittel.
Diese Annahme ist absurd, wenn kein Trockenmittel da ist. Natürlich kann man mit einer extrem starken Pumpe auch alles Wasser einfach so aus der Probe saugen, nur hat man es dann eben in der Pumpe. Gefriertrockung funktioniert so, aber da wird das Wasser mit Kühlwendeln abgefangen.
Ein schwaches Vakuum zu ziehen und dann den Hahn zur Pumpe zu schließen würde dagegen wirklich gar nicht viel bringen. Soweit ist das also richtig. Aber zu sagen, Pumpen können wegen meiner obigen Erklärung unmöglich etwas trockensaugen, das wäre übertrieben.

_________________
Wenn die Menschen und die Dschinn sich zusammentäten, etwas, das diesem Post gleicht, zustande zu bringen, würde ihnen das nicht gelingen – selbst wenn sie einander helfen würden.
Benutzer-Profile anzeigenAlle Beiträge von Xyrofl anzeigenPrivate Nachricht senden
Illumina-Mitglied

Anmeldedatum: 06.01.2014
Beiträge: 347
Artikel: 0
Geschlecht: Geschlecht:Männlich
Zitat:
Ein schwaches Vakuum zu ziehen und dann den Hahn zur Pumpe zu schließen würde dagegen wirklich gar nicht viel bringen.

Doch, würde es. So wie wenn man die Substanz an offener Luft trocknet und dabei aufheizt. Der Dampfdruck ist dann näher am Umgebungsdruck.
Im Vakuumexsikkator sinkt der Umgebungsdruck richtung Dampfdruck und im Trockenschrank steigt Dampfdruck richtung Umgebungsdruck. Wie ich das eine näher an das andere bringe ist egal.
Zitat:
Natürlich kann man mit einer extrem starken Pumpe auch alles Wasser einfach so aus der Probe saugen, nur hat man es dann eben in der Pumpe. Gefriertrockung funktioniert so, aber da wird das Wasser mit Kühlwendeln abgefangen.

Nein, die funktioniert exakt so wie ein Trockenmittel - die Kälte "saugt viel stärker". Sofern die Anlage super Dicht ist könnte ich nach dem ersten Abpumpen die Pumpe ausschalten. Genau so wie bei einer Vakuumdestillation nach erreichen des Betriebspunktes (Stoff destilliert über, Luft ist verdrängt) siehe z.B. in einem Roti.

Zitat:
Das Vakuum allein hat keinen "austrocknenden" Effekt.

Letztlich nimmt einfach die Geschwindigkeit des Wassertransports zu, nicht die Fähigkeit des bisschen Luftvolumens Wasser aufzunehmen.
Benutzer-Profile anzeigenAlle Beiträge von CD-ROM-LAUFWERK anzeigenPrivate Nachricht senden
Re: Kältemischungen, Vakuumexsikkator
Illumina-Mitglied

Anmeldedatum: 05.02.2016
Beiträge: 69
Artikel: 0
Alter: 43
lemmi hat Folgendes geschrieben:

...
1. Wie funktioniert eine Kältemischung?
Ich habe nachgelesen! Ich habe über das Gleichgewicht von Dreiphasensystemen gelesen und dass der Tripelpunkt einer Eis-Wasser-Kochsalzmischung bei -21°C liegt. Aber mir fehlt ein qualitatives "Aha-Erlebnis" bei dieser Erklärung.
Meine Frage ist, salopp formuliert, folgende: Was schert es das Eis, in einer gesättigten Kochsalzlösung zu liegen? Warum sollte es sich bemühen, darin schneller zu schmelzen als in Wasser?
[...
Wink

Schmelzpunkterniedrigung von Gemischen ist die Antwort. Diesen Fakt muss man hinnehmen (die Erniedrigung im Vergleich zum Reinstoff).
So funktioniert die Wirkung von Streusalz. Auch ist erklärbar, warum Streusalz auf bereits gefrorenem nicht gut wirkt. (löst sich ja erst in der flüssigen Phase, nicht der festen "Eis").

Das wichtigste Instrument der Industrie. Sonst müssten alle Fenstergläser (wenn aus reinem SiO2) ja bei ca. 1700°C hergestellt und geschmolzen worden sein. Jedenfalls weit über 1100°C. Das ist nicht machbar und zu teuer. Man mischt also alles mögliche rein (Borax, NaOH CaCO3 etc. je nachdem) um den Schmelzpunkt zu erniedrigen.
Darum schmelzen hochwertige Korundtiegel (Porzellantiegelart) bei 1700-1750°C und nicht erst bei 2300°C wie das 100% reine Al2O3.
Die Industrie muss es immer billiger und machbarer haben.
Außnahe ist da nur sowas wie die Hitzeschutzkacheln am ausgemusterten Spaceshuttle. Da betreibt man den Aufwand mit speziellen HT-Öfen.
Benutzer-Profile anzeigenAlle Beiträge von zweitens anzeigenPrivate Nachricht senden
Illumina-Mitglied

Anmeldedatum: 25.09.2010
Beiträge: 542
Artikel: 0
Zitat:
Nein, die funktioniert exakt so wie ein Trockenmittel - die Kälte "saugt viel stärker".

Ohja stimmt, das muss ja sogar so sein, sonst würde man das Eis aus der Falle heraus sublimieren und letzten Endes doch in die Pumpe ziehen, bzw die Kälte könnte gar nichts ausfrieren. Täte man aber die Pumpe nicht mit einer Kühlfalle schützen, würde es noch immer gehen. Früher oder später hat sie das Inertgas entfernt, der Druck in der Kammer liegt beim Dampfdruck des Wassers, aber die Pumpe hat einen niedrigeren Enddruck und kann das Wasser dann auch problemlos rausziehen und die Probe "kocht" quasi. Und das ganz ohne Trockenmittel.
Macht man nur eher nicht, weil man sich dann wohl trotz Gasballast die Pumpe verhuren wird, aber für die theoretische Betrachtung ist das egal.

Zitat:
Doch, würde es. So wie wenn man die Substanz an offener Luft trocknet und dabei aufheizt.

Wie wenn man die Substanz in einem geschlossenen Gefäß ein wenig aufheizt. Nur das bringt auch wiederum nichts. Der Unterschied ist nur, dass durch Aufheizen sich in dem gleichen Volumen Luft mehr Wasser befindet, während das beim Vakuum nicht der Fall ist.
Solange die Probe also nicht in einer sehr großen Vakuumkammer quasi "im freien" liegt, bringt mir das Vakuum gar nichts, aber das ist auch ein wenig trivial.

Zitat:
Schmelzpunkterniedrigung von Gemischen ist die Antwort. Diesen Fakt muss man hinnehmen
Wenn ich das im zweiten Semester so gesagt hätte, dann wäre ich aber aus dem Kolloqium geflogen. Das ist nicht einfach hinzunehmen, die qualitative Erklärung mit der Entropie von mir beschreibt genau das und die Erklärung über die chemischen Potentiale von Timmopheus beschreibt den Effekt für ideale Bedingungen wie sie bei geringen Salzkonzentrationen (und somit geringen Abweichungen vom Gefrierpunkt der reinen Komponente) vorliegen quantitativ. Früher hat man kolligative Eigenschaften zur Bestimmung von Molekülmasen benutzt in der Kryoskopie und Ebullioskopie. Das ist alles berechenbar und überhaupt nicht unverständlich.
Heutzutage macht man das natürlich per MS und das ist natürlich viel besser.

_________________
Wenn die Menschen und die Dschinn sich zusammentäten, etwas, das diesem Post gleicht, zustande zu bringen, würde ihnen das nicht gelingen – selbst wenn sie einander helfen würden.
Benutzer-Profile anzeigenAlle Beiträge von Xyrofl anzeigenPrivate Nachricht senden
Illumina-Mitglied

Anmeldedatum: 24.07.2008
Beiträge: 907
Artikel: 5
Geschlecht: Geschlecht:Männlich
Alter: 25
Ich muss mich da selbst noch etwas ergänzen.
Xyrofl hat richtig gesagt, dass meine Ausführungen zur Gefrierpunktserniedrigung nur für sehr verdünnte Lösungen so gelten, bei höher konzentrierten Lösungen sind noch andere Effekte wie die gegenseitige Behinderung der gelösten Ionen zu berücksichtigen. Aber ich denke zum Verständnis trägt es dennoch bei, Xyrofl hat es auch über die Entropie ja sehr gut ausgeführt.

Beim Dampfdruck habe ich fälschlicherweise von einer Erhöhung gesprochen, tatsächlich senkt man natürlich den Druck im Exsikkator. Der Dampfdruck hängt nur von Stoff und Temperatur ab. Entscheidend ist hier aber, dass die Differenz von Dampfdruck und Exsikkatordruck kleiner wird.
Diese Differenzverringerung kann man eben durch Absenken des Umgebungsdrucks oder durch Erhöhung der Stofftemperatur erreichen. Sind beide Drücke gleicht, "kocht" der Stoff, vorher nimmt die Verdunstung immer weiter zu. Das Vakuum beschleunigt also die Vorgänge im Exsikkator durch, wie mehrfach beschrieben, erhöhte Verdunstungsraten und leichtere Stoffdiffusion durch die "dünne Atmosphäre" (größere freie Weglänge).
Benutzer-Profile anzeigenAlle Beiträge von Timmopheus anzeigenPrivate Nachricht senden
IllumiNobel-Gewinner 2012

Anmeldedatum: 06.01.2012
Beiträge: 2322
Artikel: 52
Geschlecht: Geschlecht:Männlich
Alter: 52
Ich danke euch für die ausführliche Diskussion! Vor allem Xyrofls Erläuterung der Entropiezunahme hat mir sehr geholfen.

_________________
"Alles sollte so einfach wie möglich gemacht werden. Aber nicht einfacher."(A. Einstein 1871-1955)

"Wer nur Chemie versteht, versteht auch die nicht recht!" (G.C. Lichtenberg, 1742 - 1799)

"Wissenschaft ist das organisierte Töten von Vorurteilen." (Joachim Kügler)
Benutzer-Profile anzeigenAlle Beiträge von lemmi anzeigenPrivate Nachricht senden
Kältemischungen, Vakuumexsikkator
Du kannst keine Beiträge in dieses Forum schreiben.
Du kannst auf Beiträge in diesem Forum nicht antworten.
Du kannst deine Beiträge in diesem Forum nicht bearbeiten.
Du kannst deine Beiträge in diesem Forum nicht löschen.
Du kannst an Umfragen in diesem Forum nicht mitmachen.
Alle Zeiten sind GMT + 1 Stunde  
Seite 1 von 2  



Vorheriges Thema anzeigen :: Nächstes Thema anzeigen  
  
   
  Neue Antwort erstellen