Die Chemieseite
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Unterabschnitte

Zustandsdiagramme

Trippelpunkt, Kritischer Punkt, Kurven

In einem Zustandsdiagramm mit drei unterschiedlichen Phasen gibt es zwei markante Punkte und drei Kurven.
  • Trippelpunkt: Der Punkt, durch Druck und Temperatur (also ohne einen weiteren Freiheitsgrad festgelegt) an welchem Gas, Flüssigkeit und Feststoff gleichzeitig vorliegen, wird Trippelpunkt genannt.
  • kritischer Punkt: Der Punkt, an welchem es keine flüssige Phase, sondern nur noch eine gasförmige mehr gibt wird kritischer Punkt genannt. Die flüssige Phase geht (,,wabert'') an diesem Punkt in eine einzige gasförmige Phase über. Auch bei hohen Drücken kann man jenseits des kritischen Punktes kein Gas mehr zur Flüssigkeit machen.
  • Auf jeder Kurve gibt es einen Freiheitsgrad. Man kann Temperatur ändern und den Druck anpassen und man bleibt auf der Kurve oder umgekehrt.
  • Sublimationskurve: Die Subslimationskurve ist die Kurve zwischen festem und gasförmigem Zustand.
  • Schmelzkurve: Kurve zwischen festen und flüssigen Zustand
  • Dampfdruckkurve: Kurve zwischen flüssigem und gasförmigem Zustand.

Gibbsche Phasenregel


\begin{displaymath}F=K+2-P\end{displaymath}

$F$: Freiheitsgrade, $K$:Komponenten1, $P$:Phasen2

Beispiel: Wasser

Anzahl der maximalen Phasen 3, Anzahl der Komponenten 1
  • Am Trippelpunkt ist die Anzahl der Phasen drei, folglich gilt $F_{Trippelpunkt}=1+2-3=0$. Es gibt keine Freiheitsgrade. Weder Druck noch Temperatur darf variiert werden.
  • Auf einer Kurve ist die Anzahl der Phasen zwei, folglich gilt $F_{Kurve}=1+2-2=1$. Ein Wert darf variiert werden, während der andere angepaßt wird. (s.o.)
  • In einer Phase ist die Anzahl der Phasen eine. Man kann in Druck und Temparatur in gewissem Maße variieren und bleibt immer noch in der Phase.
  • In einer Lösung kommt eine Komponente hinzu, während es immer noch drei Phasen gibt. Die Anzahl der Freiheitsgrade kann dabei bis auf 3 steigen. Man bräuchte ein dreidimensionales Bild, um das Zustandsdiagramm komplett zu zeichnen.

Zustandsdiagramm von Kohlenstoffdioxid

Dieses Zustandsdiagramm ist ein Standarddiagramm für viele Stoffe
x-Achse: Temperatur $\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,$ y-Achse: Druck

Zustandsdiagramm von Wasser

Wasser hat eine Anomalie. Die Schmelzkurve kippt statt nach vorne nach hinten. Deshalb kann man auf Wasser-Eis Schlittschuhlaufen, da Wasser-Eis bei hohen Drücken flüssig wird. Auf $CO_{2}$-Eis wäre dies nicht möglich. Diese Annomalie existiert wegen der Wasserstoffbrückenbindungen.
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