Mischungswärme

Die Mischungswärme h^E (auch als Mischungsenthalpie oder Exzessenthalpie bezeichnet) ist die Wärme, die beim Mischen reiner chemischer Stoffe auftritt:

Wird die Mischungswärme von den gemischten Stoffen aus der Umgebung aufgenommen $\left(h^{E}>0\right)$ , so handelt es sich um einen endothermen Verlauf.
Wird die Mischungswärme von den gemischten Stoffen an die Umgebung abgegeben $\left(h^{E}<0\right)$ , so handelt es sich um einen exothermen Verlauf

In diesem Artikel ist mit dem Formelzeichen h^E die molare Mischungswärme gemeint, d. h. die Mischungswärme pro Stoffmenge.

Beispiele

Abhängig vom Mischungspartner kann das Mischen von Chloroform exo- oder endotherm verlaufen (alle Beispielangaben für ca. 25 °C.):

Das Mischen mit Tetrahydrofuran verläuft stark exotherm (etwa -2800 J/mol).
Das Mischen mit Ethanol verläuft je nach gewählter Quell-Stoffmenge
- entweder exotherm (20 mol-% Chloroform und 80 mol-% Ethanol: etwa -650 J/mol)
- oder endotherm (20 mol-% Ethanol und 80 mol-% Chloroform: etwa +400 J/mol)
Das Mischen mit Cyclohexan verläuft endotherm (etwa +700 J/mol).

Mischungsenthalpien bei T = 25 °C
Exotherme Mischungswärme Chloroform /
Tetrahydrofuran
Exo- und endotherme Mischungswärme Chloroform / Ethanol
Endotherme Mischungswärme Chloroform / Cyclohexan

Modellierung

Mischungswärmekurven binärer Mischungen bei einer gegebenen Temperatur können mit den Gleichungen nach Redlich-Kister (RK) und einer Summe symmetrischer Funktionen (SSF) beschrieben werden. Beide Reihenentwicklungen basieren auf folgender einfacher Beziehung, die jedoch nur für wenige Systeme ausreichend genau ist:

{\frac {h^{E}}{x_{1}\cdot x_{2}}}=A

mit

$x_{1}$ , $x_{2}$ : Molenbrüche der beiden Komponenten
$A$ : Konstante.

Redlich-Kister

{\frac {h^{E}}{x_{1}\cdot x_{2}}}=\sum _{i=1}^{n}{A_{i}\left(2x_{1}-1\right)}^{i-1}

mit

A_i: anpassbarer Parameter
n = 1..6 (ein bis sechs Parameter).

Summe symmetrischer Funktionen

{\frac {h^{E}}{x_{1}\cdot x_{2}}}=\sum _{i=1}^{m}{\frac {A_{i}}{\left({\frac {x_{1}}{a_{i}}}+x_{2}a_{i}\right)^{2}}}

mit

A_i, a_i: anpassbare Parameter
m = 1..3 (zwei, vier oder sechs Parameter).

Literatur

↑ Excess Enthalpy Data. DDBST GmbH, abgerufen am 16. März 2017 (englisch).
↑ Christensen C., Gmehling J., Rassmussen P., Weidlich U., Holderbaum T., "Heats of Mixing Data Collection", DECHEMA Chemistry Data Series Vol. III., DECHEMA, Frankfurt/M., 1984–1991.
↑ Redlich O., Kister A.T., "Algebraic Representation of Thermodynamic Properties and the Classification of Solutions", Ind.Eng.Chem., 40(2), 345–348, 1948.

Siehe auch

gE-Modelle
Lösungsenthalpie
Aktivitätskoeffizient
Die Dortmunder Datenbank enthält auch Mischungswärmen.

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[1] Excess Enthalpy Data. DDBST GmbH, abgerufen am 16. März 2017 (englisch).

[2] Christensen C., Gmehling J., Rassmussen P., Weidlich U., Holderbaum T., "Heats of Mixing Data Collection", DECHEMA Chemistry Data Series Vol. III., DECHEMA, Frankfurt/M., 1984–1991.

[3] Redlich O., Kister A.T., "Algebraic Representation of Thermodynamic Properties and the Classification of Solutions", Ind.Eng.Chem., 40(2), 345–348, 1948.