Chemie: Destillation und Siedediagramme

[Ronsen]

So, hier gleich mein nächstes Problemfach. Ich hab gestern abend schon zwei Stunden lang im Internet gesucht und nichts Gescheites zu den spezifischen Fragen gefunden. Auch nicht im Großen Riedel. Also wenn irgenwie möglich, helft mir bitte, ich muss ja irgendwie durch das Praktikum kommen... :(
(die bunten Sachen sind meine Vermutungen...)


Welchen Siedepunkt besitzt eine 30%ige Ethanollösung? gibt es da irgendeine allgemeine Formel, mit der man das berechnen kann? Welche Zusammensetzung bildet die Gasphase, die sich am Siedepunkt über einer solchen Lösung bildet? liegt gleichzeitig Flüssigkeit und Gas bei gleichem Druck und Temperatur vor (Mischungslücke)?


Wie liegt ein System bei 85°C vor, welches zu 50% aus Ethanol und 50% aus Wasser besteht (d.h. welche Zusammensetzung besitzen die Gasphase und die flüssige Phase?) Gibt es dazu irgendwo im Internet ein Diagramm oder hat das einer von euch in einem Chemiebuch (dass das mal eingescannt und hochgeladen wird)? Oder kann man das auch ohne herausfinden? Ich hätte das einfach nur abgelesen...


Wie muss ein theoretischer Boden (Kolonne) in ein Siedediagramm eingezeichnet werden? Wenn sie eine 20%ige Ethanollösung mit einer Kolonne mit zwei theoretischen Trennböden destillieren, welche Zusammensetzung hat dann der erste Tropfen ihres Destillats?


Überlegen sie, wo man Kopf- und Sumpftemperatur im Siedediagramm einzeichnet bzw. abliest. Am Sumpf ist doch die höhere Temperatur, richtig? Würde ich am höchsten Punkt ablesen, Kopf am niedrigsten, stimmt das?


Angenommen sie destillieren eine 10%ige Ethanollösung. Bei welcher Temperatur sollte die Flüssigkeit zu sieden beginnen? Welche Kopftemperatur sollte sich einstellen, wenn durch die Kolonne eine maximal mögliche Trennung erreicht wird? Welche Konsequenz hat eine zu hohe Kopftemperatur (durch zu schnelles/ übermäßiges Erhitzen)? Wie würde sich ein anteiliger Methanolgehalt im Gemisch bei der Destillation äußern? Woran erkennen sie, dass die Destillation beendet ist (alles Ethanol aus der Ethanollösung herausdestilliert wurde)?

Ich weiß, das ist jetzt eine ganze Menge. Mir würden auch schon erstmal Antworten auf die ersten Fragen weiterhelfen, dann finde ich vlt einen Ansatz zum Weitermachen. Aber mir verschließt sich noch das allgemeine Verständnis zu diesem Sachverhalt (ja, mir fehlt Grundlagenwissen, das wurde schon vor kurzem festgelegt, aber wenn sowas nichtmal in meinen Büchern steht :dnuhr:)

[tora]

Vielleicht hilft dir das:

Wikipedia - Siedepunkt (http://de.wikipedia.org/wiki/Siedepunkt#Siedepunkterh.C3.B6hung)

Da steht zumindest eine Formel für die Aufgaben, bei denen der Siedepunkt berechnet werden muss.

[Schmunzel]

Anhand des Diagrammes, welches du im Praktikumsskript hast, lassen sich alle deine Fragen beantworten, vorrausgesetzt du kannst das Diagramm interpretieren. ;)

Ich empfehle dir das zum Lesen und Verstehen. http://www.uni-muenster.de/Chemie.ac/lehre/dl-la/p_1a/Lehramt-1a_3.pdf

Sollten danach noch fragen aufkommen, dann meld dich hier nochmal. Sorry, dass ich nicht im ICQ erscheinen kann. Das Elternhaus hat nur einen PC, der noch dazu meinem Bruder gehört :p


Welchen Siedepunkt besitzt eine 30%ige Ethanollösung? Welche Zusammensetzung bildet die Gasphase, die sich am Siedepunkt über einer solchen Lösung bildet?
Beides ist direkt aus dem Diagramm ablesbar.



Wie liegt ein System bei 85°C vor, welches zu 50% aus Ethanol und 50% aus Wasser besteht (d.h. welche Zusammensetzung besitzen die Gasphase und die flüssige Phase?) Gibt es dazu irgendwo im Internet ein Diagramm oder hat das einer von euch in einem Chemiebuch (dass das mal eingescannt und hochgeladen wird)? Oder kann man das auch ohne herausfinden? Ich hätte das einfach nur abgelesen...
Einfach nur ablesen.


Wie muss ein theoretischer Boden (Kolonne) in ein Siedediagramm eingezeichnet werden? Wenn sie eine 20%ige Ethanollösung mit einer Kolonne mit zwei theoretischen Trennböden destillieren, welche Zusammensetzung hat dann der erste Tropfen ihres Destillats?
Wird in dem Link gut beschrieben anhand des Stickstoff-Sauerstoff-Systems.


Überlegen sie, wo man Kopf- und Sumpftemperatur im Siedediagramm einzeichnet bzw. abliest. Am Sumpf ist doch die höhere Temperatur, richtig? Würde ich am höchsten Punkt ablesen, Kopf am niedrigsten, stimmt das?
Stimmt. Wäre es andersrum würde die Destillation keinen SInn ergeben.



Angenommen sie destillieren eine 10%ige Ethanollösung. Bei welcher Temperatur sollte die Flüssigkeit zu sieden beginnen? Welche Kopftemperatur sollte sich einstellen, wenn durch die Kolonne eine maximal mögliche Trennung erreicht wird? Welche Konsequenz hat eine zu hohe Kopftemperatur (durch zu schnelles/ übermäßiges Erhitzen)? Wie würde sich ein anteiliger Methanolgehalt im Gemisch bei der Destillation äußern? Woran erkennen sie, dass die Destillation beendet ist (alles Ethanol aus der Ethanollösung herausdestilliert wurde)?
Das wäre die Schlussfrage um dich zu testen, ob du alles verstanden hast. ;)

[Ronsen]

Anhand des Diagrammes, welches du im Praktikumsskript hast, lassen sich alle deine Fragen beantworten, vorrausgesetzt du kannst das Diagramm interpretieren. ;)

Ich empfehle dir das zum Lesen und Verstehen. http://www.uni-muenster.de/Chemie.ac/lehre/dl-la/p_1a/Lehramt-1a_3.pdf

Der Link ist gut, aber da kann ich ja die Hälfte meiner Annahmen verwerfen. Da kann man sich echt aufregen, wie inkompetent die sind, uns das nie zu erklären...


Beides ist direkt aus dem Diagramm ablesbar.
84,5°C, Gasphase mit 70% Ethanol, 30% Wasser, stimmt das?

Einfach nur ablesen. Das versteh ich nicht, der Punkt liegt doch voll in der Mischungslücke. Mit genau diesen Bedingungen kann ich doch gar keine Aussage zu den Phasen treffen. Da 85°C genau auf der Linie wie die erste Aufgabe liegt, würd ich einfach sagen, selbe Zusammensetzung wie oben, aber das stimmt sicher nicht...


Wird in dem Link gut beschrieben anhand des Stickstoff-Sauerstoff-Systems.


Stimmt. Wäre es andersrum würde die Destillation keinen SInn ergeben.
Trotzdem ist mir jetzt noch nicht klar, wo genau ich das einzeichnen muss. Also niedrigste Temperatur wäre ja am Eutektikum bzw. azeotropen Punkt, dort also die Kopftemperatur? Aber wo ist dann die Sumpftemperatur?


Das wäre die Schlussfrage um dich zu testen, ob du alles verstanden hast. ;)
das liegt wahrscheinlich gerade an meiner Stimmung, weil ich grad gar nicht auf das Zeug klar komm (ich hatte das alles bisschen anders verstanden...);
komm da jetzt nur auf die Siedetemperatur von 91°C
Kopftemperatur... die vom azeotropen Punkt? 78,15°C? Zu den letzten drei Teilfragen fällt mir so jetzt gar nix ein.


Achso, ich hab noch mehr...

Wieso lässt sich der Ethanolgehalt einer Lösung mit Hilfe eines Refraktometers bestimmen?
=> ich hab geschrieben, je höher Ethanolgehalt, desto höher der Brechungsindex. Passt das so?

Warum lässt sich aus einer Iodid-Lösung durch Einleiten von Chlorgas Iod gewinnen?
=> Flüssig-Flüssig-Extraktion? Weil die Konzentration von Iod in Chlor höher ist als in Wasser?

Und dann hab ich hier noch den Mist mit den Vorbetrachtungen-Rechnungen, die wir nochmal durchgehen müssen. Da geht das los mit:

MnO2 + H3O+ + ? => ?

Ja... das findet man so mal wieder nirgends im Netz, da weiß ich jetzt nichts zu und dazu kommt noch die Frage, wie viel man Salzsäure (12mol/L) braucht, um 1g Braunstein umzusetzen. Und wieviel Chlorgas dann entsteht.

Ja, und dann noch die MAK-Aufgabe und das mit dem limitierenden Faktor zwischen Iod und Chlor, aber naja. Die Fragen stell ich später rein, muss erstmal so allgemein auf das Zeug klar kommen...

[Schmunzel]

Der Link ist gut, aber da kann ich ja die Hälfte meiner Annahmen verwerfen. Da kann man sich echt aufregen, wie inkompetent die sind, uns das nie zu erklären...
Soll ja zum größten Teil Selbststudium sein.



84,5°C, Gasphase mit 70% Ethanol, 30% Wasser, stimmt das?
perfekt. (wobei es dann vllt doch 85°C sind, womit die nächste Frage und Vermutung mehr Sinn ergibt)



Das versteh ich nicht, der Punkt liegt doch voll in der Mischungslücke. Mit genau diesen Bedingungen kann ich doch gar keine Aussage zu den Phasen treffen. Da 85°C genau auf der Linie wie die erste Aufgabe liegt, würd ich einfach sagen, selbe Zusammensetzung wie oben, aber das stimmt sicher nicht...
Sobald du in der Mischungslücke bist bzw. auf der Tau- bzw. Siedekurve, so hast du in dem Fall 2 Phasen; Gasphase und flüssige Phase vorliegen. Hierzu Wiki:

Eine Mischungslücke bezeichnet bei einem Stoffgemisch einen potenziellen Zustandsraum, der dadurch gekennzeichnet ist, dass das Stoffgemisch in ihm keinen stabilen Zustand besitzt, also die möglichen Zustände nicht realisiert werden. Ein Gemisch zerfällt (entmischt sich) dabei in mindestens zwei verschiedene Phasen mit sehr unterschiedlichen Zusammensetzungen. Die Phasen stehen im thermodynamischen Gleichgewicht miteinander.

Die Zusammensetzung liest man so ab, wie du es verstanden hast, denn deine Vermutung stimmt.


Trotzdem ist mir jetzt noch nicht klar, wo genau ich das einzeichnen muss. Also niedrigste Temperatur wäre ja am Eutektikum bzw. azeotropen Punkt, dort also die Kopftemperatur? Aber wo ist dann die Sumpftemperatur?
Eutektikum ist kein Azeotroper Punkt.
Sumpftemperatur ist idealerweise die Temperatur, wo dein Gemisch anfängt zu sieden. Die Sumpftemperatur sagt nämlich eigentlich aus, wie heiß dein Gemisch im Sumpf bzw. unten im Destillierkolben ist.
Die Kopftemperatur ist idealerweise die Temperatur, wo dein neues Gemisch, welche die selbe Zusammensetzung besitzt, die die Gasphase über deinen Ausgangsgemisch hat, anfängt zu sieden. Die Kopftemperatur liest man ganz oben am Ende der Kolonne ab.
Das musst du dir so vorstellen. Du erhitzt dein Ausgangsgemisch von 30% Ethanol auf 85°C. Die Aufsteigende Gasphase hat dann eine Zusammensetzung von 70% Ethanol. Nach oben Hin wird es immer kälter idealerweise bis zu den Punkt, an dem deine gesamte Gasphase wieder in flüssiger Form vorliegt (was bei 80°C der Fall wäre);(im Diagramm gehst du einfach die senkrechte bei 70% Ethanol herunter bis zur Siedekurve). Hättest du angenommen nur auf 82°C abgekühlt, so würdest du in der Mischungslücke landen und deine Flüssige Phase hätte nurnoch einen Gehalt von 60% Ethanol.


das liegt wahrscheinlich gerade an meiner Stimmung, weil ich grad gar nicht auf das Zeug klar komm (ich hatte das alles bisschen anders verstanden...);
komm da jetzt nur auf die Siedetemperatur von 91°C
Kopftemperatur... die vom azeotropen Punkt? 78,15°C? Zu den letzten drei Teilfragen fällt mir so jetzt gar nix ein.
Schaus dir nochmal an und gib mir dann eine geordnete und durchdachte Antwort. Der Azeotrpe Punkt ist nur der Punkt, an dem man nichtmehr Destillieren kann, da die Gasphase diesselbe Zusammensetzung besitzt wie die Flüssige Phase. Dein Gemisch besitzt keine Mischungslücke bei irgendeiner Temperatur, wodurch sie in eine Ethanolreichere und Wasserärmere Phase zerfallen kann.



Achso, ich hab noch mehr...

Wieso lässt sich der Ethanolgehalt einer Lösung mit Hilfe eines Refraktometers bestimmen?
=> ich hab geschrieben, je höher Ethanolgehalt, desto höher der Brechungsindex. Passt das so?
Vergleiche mal den Brechungsindex von 90%iger und 80%iger Ethanollsg. und du wirst da einen Bruch deiner Regel feststellen.
Du musst in etwa abschätzen können, welche konz. Ethanol du hast um aus dem Diagramm die richtigen Werte herauszunehmen, denn ab etwa 80% sinkt der Brechungsindex wieder.


Warum lässt sich aus einer Iodid-Lösung durch Einleiten von Chlorgas Iod gewinnen?
=> Flüssig-Flüssig-Extraktion? Weil die Konzentration von Iod in Chlor höher ist als in Wasser?
Stell dir erstmal die Frage, was passiert, wenn durch das Einleiten von Chlor aus Iodid Iod wird. Danach überlegst du dir mal, ob hier überhaupt mit den gegebenen Stoffen eine Flüssig-Flüssig-Extraktion möglich ist, denn Chlor löst sich sehr sehr gut in Wasser.

Falscher Ansatz. Stichwort: Elektrochemische Spannungsreihe. Wieso oxidiert Chlor das Iodid zu Iod?
Flüssig-Flüssig Extraktion machst du mit einem 2-Phasensystem (das bedeutet, dass sich kein homogenes Gemisch bilden darf!), wobei in einer Phase sich das Iod besser löst. (geläufig wäre ein System aus Wasser-Trichlormethan (auch bekannt als Chloroform))


Und dann hab ich hier noch den Mist mit den Vorbetrachtungen-Rechnungen, die wir nochmal durchgehen müssen. Da geht das los mit:

MnO2 + H3O+ + ? => ?
Mach dir den Spaß und schlag mal das Tafelwerk auf. Dort steht es drin (ich hab selber nochmal nachgeschaut) ;)
Wenn denn schon dasteht: "was wird oxidiert bzw. reduziert, was ist das Oxidationsmittel bzw. Reduktionsmittel" dann muss bei dir sofort der Gedanke "Elektrochemische Spannungsreihe" einfallen.


Ja... das findet man so mal wieder nirgends im Netz, da weiß ich jetzt nichts zu
Findet man alles im Netz. Manchmal etwas abgewandelt aber das, was zZ im Praktikum behandelt wird findet man. Auch das recherchieren muss gelernt werden :)


und dazu kommt noch die Frage, wie viel man Salzsäure (12mol/L) braucht, um 1g Braunstein umzusetzen. Und wieviel Chlorgas dann entsteht.
Gleich erstmal deine Reaktionsgleichung da oben aus und dann sollte dir Rechnung ein leichtes sein. Wie du weißt steht der Verbrauch von HCl im gleichen Stoffmengenverhältnis wie der Verbrauch von H3O+, denn:

HCl + H2O ----> H3O+ + Cl-

und die H3O+ bekommst du ja nur aus der HCl, oder? ;)


Ja, und dann noch die MAK-Aufgabe und das mit dem limitierenden Faktor zwischen Iod und Chlor, aber naja. Die Fragen stell ich später rein, muss erstmal so allgemein auf das Zeug klar kommen...
Jo, stell sie später konkreter, wenn du sie dir mal angeschaut hast.

[Ronsen]

Ich hab noch was:

Ich habe eine 20%ige Ethanollösung und soll mit zwei Trennböden destillieren. Welche Zusammensetzung hat der erste Tropfen dann...

Frag mich nicht, ich hab mir das mit den Trennböden echt angeschaut, aber wenn ich in mein Diagramm geh, dann ist das spiegelverkehrt (zu dem vom Luft) und ich komm nicht so richtig klar. Ich setze bei 20% an, da gehts schon los, ich weiß nicht, ob ich jetzt von der Gasphase oder der Flüssigkeit ausgehen muss. Dann nehm ich also Flüssigkeit, weil man ja nur von da aus in Richtung erhöhtem Ethanolgehalt im Destillat kommt (woraufhin man ja doch arbeitet, nehm ich jetzt mal stark an) und das ganze Zeug ja flüssig am Anfang vorliegt, mh.
So, da hab ich dann eine Gasphase mit 87°C und 65% Ethanol. Die flüssige Phase ist 20% Ethanol. Ich geh waagerecht nach rechts bis zur Gasphasengrenze, dann runter, dann wieder rechts, dann wieder runter.
Hätte ich eine Flüssigkeit mit 80% Ethanol. Stimmt das? (lol, du musst wissen, dass mir der letzte Gedankengang erst gekommen ist, als ich hier eingetippt habe xD). Ich fänds logisch ^^

Ähm, ich editier später weitere Sachen in den Post...
danke erstmal. Mal wieder... ich wünschte, ich würde das irgendwie mal von selbst kapieren, aber... naja...

Edit 1: Sind die Trennböden jetzt die Waagerechten, die Senkrechten oder je zwei davon? Mein Tipp wären die Waagerechten^^

Edit 2: Kopftemperatur von 30%iger Lösung ist also 80°C und Sumpf ist 85°C, richtig?
Analog wäre es ja bei 20% Sumpf: 87°C und Kopf: 81°C oder?

Edit 3:
zu der Aufgabe mit 10% Ethanol...

also Siedetemp. sag ich wiederum 91°C (Sumpftemp.)
Kopftemperatur wäre dann etwa 82°C, zu viel (z.B. 84°C) sorgt dafür, dass die Lösung nur 25% Ethanol hat, statt bei 82°C 54%)
Welchen Einfluss hat ein Methanolanteil... da kann ich echt nur mutmaßen, ich würde sagen, es sorgt für eine geringere Ausbeute, weil Methanol sicher mitsiedet, eher siedet und sich nicht in einem Trennboden abziehen lässt.
Wie sehe ich ein Ende der Destillation: Erstmal... das klappt mit einem einzigen Trennboden nicht, stimmts? Also kann ich davon nicht ausgehen. Wenn ich da keinen azeotropen Punkt hätte, würde ich sagen, dass ich das an der Kopftemperatur festmachen kann, aber die steigt ja an dem Punkt wieder. Muss ich von Eigenschaften von reinem Ethanol ausgehen? Oder vom reinen Wasserrest?

Edit 4:

Vergleiche mal den Brechungsindex von 90%iger und 80%iger Ethanollsg. und du wirst da einen Bruch deiner Regel feststellen.
Du musst in etwa abschätzen können, welche konz. Ethanol du hast um aus dem Diagramm die richtigen Werte herauszunehmen, denn ab etwa 80% sinkt der Brechungsindex wieder.

Genau deswegen frag ich ja, weil mir das Abknicken auch aufgefallen ist. Woran liegt denn das? An dem Azeotropen Punkt vielleicht? Bis 80% funktioniert ja meine Theorie, danach kann man sie umdrehen, aber wie erkenne ich das denn, dass ich 80% habe?

Achso, da gibt es noch eine Aufgabe in die Richtung, ich habe die Brechungsindizies eingetragen (nur als Punkte, darf ich die verbinden?), darauf folgt:

"Wie sie feststellen werden, liegt keine eindeutige Abhängigkeit vor. Überlegen sie sich deshalb, welche Zusammensetzung sie für ihre erste Fraktion erwarten würden?"

Mit Zusammensetzung meinen die doch Ethanolgehalt, richtig? Aber was hat denn das jetzt mit den Brechzahlen zu tun? Ich sehe da überhaupt keinen Zusammenhang außer den, den ich schon gemutmaßt hatte, der aber sowieso unlogisch war. Ich versteh nicht, wie man in dem Thema (Brechung) danach fragen kann...

Edit 5:


Stell dir erstmal die Frage, was passiert, wenn durch das Einleiten von Chlor aus Iodid Iod wird. Danach überlegst du dir mal, ob hier überhaupt mit den gegebenen Stoffen eine Flüssig-Flüssig-Extraktion möglich ist, denn Chlor löst sich sehr sehr gut in Wasser.

Falscher Ansatz. Stichwort: Elektrochemische Spannungsreihe. Wieso oxidiert Chlor das Iodid zu Iod?
Flüssig-Flüssig Extraktion machst du mit einem 2-Phasensystem (das bedeutet, dass sich kein homogenes Gemisch bilden darf!), wobei in einer Phase sich das Iod besser löst. (geläufig wäre ein System aus Wasser-Trichlormethan (auch bekannt als Chloroform))


Ich habe
2I- + Cl2 => 2Cl- + I2

Chlor hat ein höheres Standardpotential als Iod, darum oxidiert es das Iodid zu Iod. Richtig? Warum steht die Frage im Thema Flüssig-Flüssig-Extraktion? oO

Edit 6:


Mach dir den Spaß und schlag mal das Tafelwerk auf. Dort steht es drin (ich hab selber nochmal nachgeschaut)
Wenn denn schon dasteht: "was wird oxidiert bzw. reduziert, was ist das Oxidationsmittel bzw. Reduktionsmittel" dann muss bei dir sofort der Gedanke "Elektrochemische Spannungsreihe" einfallen.


Im Tafelwerk steht:
MnO2 + 4H3O+ => Mn2+ + 6H2O

Aber: Warum steht auf dem Zettel noch ein + bei den Ausgangsstoffen? Kommt da doch noch was anderes dazu außer Braunstein und H3O+? Etwa das Chlor? Ich forme mal entsprechend um, weil obiges ja auch von wegen Ladungsausgleich nicht hinhaut:

MnO2 + 4H3O+ + 2Cl- => Mn2+ + 6H2O + Cl2

Oxidation: 2Cl- => Cl2 + 2e-
Reduktion: MnO2 + 2e- => Mn2+ + 2O-
2H3O+ + 2e- => 2H2O + 4H+

Äh, kann ich die zusammenfassen? Die beiden Reduktionen? Jedenfalls ist der Braunstein das Oxidationsmittel und Chlor das Reduktionsmittel. Außerdem müsst ich da oben noch die zweite Reduktion mal 2 nehmen. Mich verwirrt das bisschen, also dass es zwei Reduktionen gibt...

[Schmunzel]

Ich hab noch was:

Ich habe eine 20%ige Ethanollösung und soll mit zwei Trennböden destillieren. Welche Zusammensetzung hat der erste Tropfen dann...

Frag mich nicht, ich hab mir das mit den Trennböden echt angeschaut, aber wenn ich in mein Diagramm geh, dann ist das spiegelverkehrt (zu dem vom Luft) und ich komm nicht so richtig klar. Ich setze bei 20% an, da gehts schon los, ich weiß nicht, ob ich jetzt von der Gasphase oder der Flüssigkeit ausgehen muss. Dann nehm ich also Flüssigkeit, weil man ja nur von da aus in Richtung erhöhtem Ethanolgehalt im Destillat kommt (woraufhin man ja doch arbeitet, nehm ich jetzt mal stark an) und das ganze Zeug ja flüssig am Anfang vorliegt, mh.
So, da hab ich dann eine Gasphase mit 87°C und 65% Ethanol. Die flüssige Phase ist 20% Ethanol. Ich geh waagerecht nach rechts bis zur Gasphasengrenze, dann runter, dann wieder rechts, dann wieder runter.
Hätte ich eine Flüssigkeit mit 80% Ethanol. Stimmt das? (lol, du musst wissen, dass mir der letzte Gedankengang erst gekommen ist, als ich hier eingetippt habe xD). Ich fänds logisch ^^
Der Gedankengang ist schonmal nicht schlecht aber die Werte, die du abliest sind "falsch". Du fängst also bei den 20% an, gehst auf die Siedekurve und dann waagerecht nach rechts zur Taukurve. Das wäre dein Gehalt in der Gasphase. Die kühlst du nun ab bis du auf die Siedekurve kommst. Das wäre ein theoretischer Trennboden. Machst du das nun mit dem neuen Gemisch nochmal wäre das der 2. Trennboden. Nach dem ersten mal komme ich auf 60% und nach dem 2. mal auf 84-85%. Ich nutze das Diagramm aus dem Link und kann es daher nur abschätzen. Das Diagramm aus dem Skript habe ich hier leider nicht vorliegen^^
Deine Werte können durchaus richtig sein, weswegen ich das falsch in Gänsefüßchen gesetzt hab.


Edit 1: Sind die Trennböden jetzt die Waagerechten, die Senkrechten oder je zwei davon? Mein Tipp wären die Waagerechten^^
Ich würde es als beides interpretieren. Einmal die waagerechte und die dazugehörige senkrechte. Die waagerechte ist zu deuten als Trennung der beiden Phasen und die senkrechte wäre das Überführen der Gasphase in die flüssige Phase (durch absenken der Temperatur)


Edit 2: Kopftemperatur von 30%iger Lösung ist also 80°C und Sumpf ist 85°C, richtig?
Analog wäre es ja bei 20% Sumpf: 87°C und Kopf: 81°C oder?
Vielleicht liegt es an deinem Diagramm oder sonstwas, aber die Sumpftemperaturen sind zu niedrig, wobei die Kopftemperaturen wieder stimmen.


Edit 3:
zu der Aufgabe mit 10% Ethanol...

also Siedetemp. sag ich wiederum 91°C (Sumpftemp.)
Kopftemperatur wäre dann etwa 82°C, zu viel (z.B. 84°C) sorgt dafür, dass die Lösung nur 25% Ethanol hat, statt bei 82°C 54%)
Ich denke du solltest an der Skalierung des Diagrammes nochmal arbeiten oder nochmal genauer ablesen. Ich komme auf völlig andere Werte. (oder lad mal ein Bild von deinem Skript mit der Skalierung des Diagrammes hoch)


Welchen Einfluss hat ein Methanolanteil... da kann ich echt nur mutmaßen, ich würde sagen, es sorgt für eine geringere Ausbeute, weil Methanol sicher mitsiedet, eher siedet und sich nicht in einem Trennboden abziehen lässt.
hier mal aus dem Netz:

In unserem Beispiel würde der Alkohol theoretisch bei 78°C verdampfen, während das Wasser zunächst zurückbleibt. In der Praxis ist es aber so, dass bei 78°C auch schon ein Teil des Wassers verdampft, weshalb man nie reinen Alkohol erhält. Außerdem ist zu berücksichtigen, dass am Anfang der Destillation, dem sogenannten Vorlauf, evt. auch noch Methanol überdestilliert. Methanol besitzt eine Siedetemperatur von 64,5°C und kommt in schlecht vergärtem Alkohol gelegentlich vor. Da das Methanol giftig ist, muss der Vorlauf verworfen werden.
http://www.seilnacht.com/versuche/destill.html
Dies würde bedeuten, dass dein Gemisch schon viel früher anfängt zu sieden. Das Zeug, was siedet ist das Methanol, wobei ich allerdings vermute, dass nicht allzuviel Ethanol im Vorlauf enthalten sein wird, sondern mit dem Vorlauf zum allergrößten Teil das Methanol verschwindet und damit deine Ausbeute an Ethanol nicht wesentlich beeinträchtigt wird. Klappt sicher nicht mit einem Trennboden aber ich bin mir sicher, dass das Methanol schon vorzeitig aus dem Gemisch ist, noch ehe der großteil des Ethanols destilliert werden kann.



Wie sehe ich ein Ende der Destillation: Erstmal... das klappt mit einem einzigen Trennboden nicht, stimmts? Also kann ich davon nicht ausgehen. Wenn ich da keinen azeotropen Punkt hätte, würde ich sagen, dass ich das an der Kopftemperatur festmachen kann, aber die steigt ja an dem Punkt wieder. Muss ich von Eigenschaften von reinem Ethanol ausgehen? Oder vom reinen Wasserrest?
Mach es am Kopf oder Sumpf fest. Reines Wasser siedet bei 100°C und kondensiert bei 100°C. Je mehr deine Temp. der 100°C Marke herankommt umso weniger Ethanol hast du noch in der Lsg.
Das ist ähnlich wie mit Eis. Eis kann unter Raumbedingungen niemals mehr als 0°C haben, selbst wenn du feuerst wie verrückt.


Edit 4:

Genau deswegen frag ich ja, weil mir das Abknicken auch aufgefallen ist. Woran liegt denn das? An dem Azeotropen Punkt vielleicht? Bis 80% funktioniert ja meine Theorie, danach kann man sie umdrehen, aber wie erkenne ich das denn, dass ich 80% habe?

Achso, da gibt es noch eine Aufgabe in die Richtung, ich habe die Brechungsindizies eingetragen (nur als Punkte, darf ich die verbinden?), darauf folgt:

"Wie sie feststellen werden, liegt keine eindeutige Abhängigkeit vor. Überlegen sie sich deshalb, welche Zusammensetzung sie für ihre erste Fraktion erwarten würden?"

Mit Zusammensetzung meinen die doch Ethanolgehalt, richtig? Aber was hat denn das jetzt mit den Brechzahlen zu tun? Ich sehe da überhaupt keinen Zusammenhang außer den, den ich schon gemutmaßt hatte, der aber sowieso unlogisch war. Ich versteh nicht, wie man in dem Thema (Brechung) danach fragen kann...
Wozu fragt man dich denn, welche konz. du nach einem bzw. zwei theoretischen Trennböden hast? Hättest du mal angenommen nach der ersten Trennung rein theoretisch aus dem Diagramm einen gehalt von 50% abgelesen, dann werden deine Brechzahlen um die 1,3595 liegen. Nun darfst du aber nicht aus der Brechzahl schlussfolgern, dass du etwa 100% Ethanol hast, da die Brechzahl von 100%iger Ethanollsg. auch in etwa eine Brechzahl von 1,3595 besitzt. Der logische Schluss aus dem Diagramm und der Brechzahl wäre, dass deine Lsg. in etwa 50% Ethanol besitzt.

Der Azeotrope Punkt hat übrigens nichts mit der Brechzahl zu tun. Die haben höchstens eine Gemeinsamkeit nämlich die Abhängigkeit von der Zusammensetzung des Gemisches. Es ist falsch zu behaupten, dass der AP genau da liegt, wo die Brechzahl ihren Maximum hat, denn du kannst ja selber aus dem Diagramm lesen, dass das nicht stimmt.
http://de.wikipedia.org/wiki/Brechzahl


Edit 5:



Ich habe
2I- + Cl2 => 2Cl- + I2

Chlor hat ein höheres Standardpotential als Iod, darum oxidiert es das Iodid zu Iod. Richtig? Warum steht die Frage im Thema Flüssig-Flüssig-Extraktion? oO
Weil du Iod extrahieren willst und kein Iodid, denn das wäre recht schlecht zu extrahieren.


Edit 6:



Im Tafelwerk steht:
MnO2 + 4H3O+ => Mn2+ + 6H2O

Aber: Warum steht auf dem Zettel noch ein + bei den Ausgangsstoffen? Kommt da doch noch was anderes dazu außer Braunstein und H3O+? Etwa das Chlor? Ich forme mal entsprechend um, weil obiges ja auch von wegen Ladungsausgleich nicht hinhaut:

MnO2 + 4H3O+ + 2Cl- => Mn2+ + 6H2O + Cl2

Oxidation: 2Cl- => Cl2 + 2e-
Reduktion: MnO2 + 2e- => Mn2+ + 2O-
2H3O+ + 2e- => 2H2O + 4H+

Äh, kann ich die zusammenfassen? Die beiden Reduktionen? Jedenfalls ist der Braunstein das Oxidationsmittel und Chlor das Reduktionsmittel. Außerdem müsst ich da oben noch die zweite Reduktion mal 2 nehmen. Mich verwirrt das bisschen, also dass es zwei Reduktionen gibt...
Wobei ich es dann doch bevorzugen würde soviel Cl- hinzuschreiben wie H3O+. Damit hättest du 2Cl- über, was mit Mn2+ als MnCl2 geschrieben werden kann.
Bei der Reduktion hab ich noch ein Problem. es wären wenn schon denn schon "2O²-" und bitte nur angedeutet mit Gänsefüßchen, da diese Ionen wohl so nicht vorkommen. "2H3O+ + 2e- => 2H2O + 4H+" bitte gleich so wie es ist streichen. Lass H3O+ lieber mit "O²-" reagieren.

[Ronsen]

Ich denke du solltest an der Skalierung des Diagrammes nochmal arbeiten oder nochmal genauer ablesen. Ich komme auf völlig andere Werte. (oder lad mal ein Bild von deinem Skript mit der Skalierung des Diagrammes hoch)
Also ich hab eigentlich alles nochmal überprüft. Auch die Skalierung. Leider kann ich dir das nicht hochladen, ich befinde mich hier bei meiner Großmutter und da hab ich leider keinen Scanner. Das gehen wir am Wochenende am besten nochmal durch, wenn du dein Diagramm auch hast.

hier mal aus dem Netz:

http://www.seilnacht.com/versuche/destill.html
Dies würde bedeuten, dass dein Gemisch schon viel früher anfängt zu sieden. Das Zeug, was siedet ist das Methanol, wobei ich allerdings vermute, dass nicht allzuviel Ethanol im Vorlauf enthalten sein wird, sondern mit dem Vorlauf zum allergrößten Teil das Methanol verschwindet und damit deine Ausbeute an Ethanol nicht wesentlich beeinträchtigt wird. Klappt sicher nicht mit einem Trennboden aber ich bin mir sicher, dass das Methanol schon vorzeitig aus dem Gemisch ist, noch ehe der großteil des Ethanols destilliert werden kann.


Mach es am Kopf oder Sumpf fest. Reines Wasser siedet bei 100°C und kondensiert bei 100°C. Je mehr deine Temp. der 100°C Marke herankommt umso weniger Ethanol hast du noch in der Lsg.
Das ist ähnlich wie mit Eis. Eis kann unter Raumbedingungen niemals mehr als 0°C haben, selbst wenn du feuerst wie verrückt.

Beides soweit verstanden, sehr gut, danke :)

Wozu fragt man dich denn, welche konz. du nach einem bzw. zwei theoretischen Trennböden hast? Hättest du mal angenommen nach der ersten Trennung rein theoretisch aus dem Diagramm einen gehalt von 50% abgelesen, dann werden deine Brechzahlen um die 1,3595 liegen. Nun darfst du aber nicht aus der Brechzahl schlussfolgern, dass du etwa 100% Ethanol hast, da die Brechzahl von 100%iger Ethanollsg. auch in etwa eine Brechzahl von 1,3595 besitzt. Der logische Schluss aus dem Diagramm und der Brechzahl wäre, dass deine Lsg. in etwa 50% Ethanol besitzt.

Ist also eine Art logisches Abschätzen nach der Zahl der Trennböden, hab ich das soweit richtig verstanden? Aber kann man denn dann wirklich sicher sein? Ich meine, man hat zB eine Brechzahl von 1,362 (gilt etwa für 70% und für 90%). Ich kann mir irgendwie nicht vorstellen, dass man mit der Zahl der Trennböden dann genau herausbekommt, ob man 70 oder 90% hat.
Andere Frage: Messen wir da mehrere Brechzahlen in kleinen Abständen? Also kann man sich dann etwa das Auf und Ab beim Experiment feststellen? Dann wäre es natürlich logisch, wann es bei 70 und wann bei 90% steht, aber ich könnte mir das bei einer einzigen Brechzahlmessung nicht vorstellen.
Achso, darf ich die Punkte nun verbinden?

Der Azeotrope Punkt hat übrigens nichts mit der Brechzahl zu tun. Die haben höchstens eine Gemeinsamkeit nämlich die Abhängigkeit von der Zusammensetzung des Gemisches. Es ist falsch zu behaupten, dass der AP genau da liegt, wo die Brechzahl ihren Maximum hat, denn du kannst ja selber aus dem Diagramm lesen, dass das nicht stimmt.
http://de.wikipedia.org/wiki/Brechzahl


Weil du Iod extrahieren willst und kein Iodid, denn das wäre recht schlecht zu extrahieren.

Ist meine Antwort so gesehen richtig? Also der erste Satz mit den Standardpotential, den ich geschrieben habe?

Wobei ich es dann doch bevorzugen würde soviel Cl- hinzuschreiben wie H3O+. Damit hättest du 2Cl- über, was mit Mn2+ als MnCl2 geschrieben werden kann.
Bei der Reduktion hab ich noch ein Problem. es wären wenn schon denn schon "2O²-" und bitte nur angedeutet mit Gänsefüßchen, da diese Ionen wohl so nicht vorkommen. "2H3O+ + 2e- => 2H2O + 4H+" bitte gleich so wie es ist streichen. Lass H3O+ lieber mit "O²-" reagieren.

Oxidation: 4Cl- => 2Cl- + 2e- + Cl2
Reduktion: MnO2 + 2e- + 4H3O+ => Mn2+ + 6H2O
Redox: MnO2 + 4H3O+ + 4Cl- => MnCl2 + 6H2O + Cl2

Ich habe lange dran gegrübelt. Ich hoffe wirklich, dass es diesmal stimmt...

Edit 1:
Für die Aufgabe mit der Menge an Salzsäure, die zum Umsatz von einem Gramm Braunstein gebraucht werden...
ich habe eine Vermutung, aber wahrscheinlich mache ich es mir wieder zu einfach, weil ich Gramm = Milliliter setze. Wäre das nämlich so, dann bräuchte ich vier Milliliter HCl zum Umsetzen von einem Gramm Braunstein und daraus bekomme ich dann 1000mg, also 1g Chlor (das sollen wir in mg angeben, steht so da...).

Edit 2:
"Chlorgas wirkt auf den Menschen schnell tödlich. Die maximale Arbeitsplatzkonzentration beträgt 1,5mg/m³. Falls 10 Arbeitsgruppen im Praktikum nicht unter dem Abzug arbeiten würden und die gesamte Chlorgasmenge ohne Umsetzung in einem Praktikumsraum der Größe 15*30*5m freigesetzt werden würde, wäre der MAK-Wert dann überschritten? Was bedeutet das für Ihr Arbeiten bei diesem Praktikumsversuch?"

also... wir hätten dann ja 10000mg (wenn meine vorige Rechnung stimmt) und ein Volumen von 2250m³. Macht nach Adam Riese 4,44 mg/m³; wäre also überschritten. Bedeutet für uns, dass wir unbedingt unter dem Abzug arbeiten müssen oder was wollen die mir mit der zweiten Frage sagen?^^

Und als Letztes habe ich mit dem Chlorgas wieder eine Redoxreaktion, diesmal mit Iodid.

"Im zweiten Verfahrensschritt wird das Chlorgas in eine Kaliumiodidlösung (0,05g KI in 100ml Wasser) eingeleitet, um das Iodid zu oxidieren."

Oxidation: 2I- => I2 + 2e-
Reduktion: Cl2 + 2e- => 2Cl-
Redox: 2I- + Cl2 => I2 + 2Cl-

richtig so?
Oxidationsmittel wäre Chlorgas, Reduktionsmittel das Iodid.

"Berechnen sie, welche Stoffmenge an Iod mit der eingeleiteten Chlorgasmenge maximal gebildet werden könnte. Was ist der limitierende Faktor (die Konzentration von Iodid oder die eingeleitete Chlorgasmenge)?"

Muss ich da wieder von meinem 1g Chlor ausgehen? Dann wäre doch der limitierende Faktor das Iodid. Und man könnte maximal 0,25g Iod gewinnen.

[Ronsen]

Die letzten Rechnungen sind von den Zahlenwerten falsch, das hab ich inzwischen sicher raus. Mir fehlt jetzt nur noch die letzte Aufgabe; wir gehen aber von einer Stoffmenge von 0,01115mol Chlor aus. Kann man da nicht sagen, dass bei Iod dann sowieso auch dieselbe Stoffmenge entsteht?
Und der limitierende Faktor ist die Konzentration an I-, richtig?

Edit:

"Im dritten Verfahrensschritt wird das gebildete Iod mit Chloroform ausgeschüttet. Chloroform ist ein besseres Lösungsmittel für Iod als Wasser. Der Verteilungskoeffizient Chloroform-Wasser für Iod beträgt 120. Zum Verständnis und zur Anwendung des Verteilungsgleichgewichts wird jeweils die Hälfte der Iod-Lösung (50ml) auf zwei verschiedene Weisen ausgeschüttelt.
Variante 1: 1mal ausschütteln mit 20ml Chloroform;
Variante 2: 2mal nacheinander ausschütteln mit jeweils 10ml Chloroform und anschließende Vereinigung der Chloroformfraktionen.
Berechnen sie, welche Variante eine höhere Iod-Konzentration in der Chloroform-Phase liefern sollte! [Gehen sie von einer vollständigen Umsetzung des I- zu I2 aus! Beachten sie, dass die Lösung geteilt wird! Berechnen sie jeweils die Konzentrationen, die zum Schluss in der wässrigen Phase (=> c wässrige Phase (Iod)) und in der Chloroform-Phase (c Chloroform-Phase (Iod)) vorliegen sollten! Beachten sie, dass der Verteilungskoeffizient eine Gleichgewichtskonstante ist, die auch aus Gleichgewichtskonzentrationen berechnet wird. Sie haben dagegen zunächst nur die Ausgangskonzentrationen gegeben.]"

Ganz ehrlich? Keinen Plan...

also Variante 1:

Ich suche c (Iod) in einer wässrigen Phase in mol/l und c (Iod) für eine Chloroform-Phase ebenfalls in mol/l.

c = n/V

Ich habe eine Iod-Lösung von 50ml, ist das also mein Volumen? Dann fehlt mir noch immer eine Stoffmenge. Soll ich da etwa von meinen vorher bestimmten 0,0115mol ausgehen? Glaube ich irgendwie nicht, außerdem sehe ich da keinen Unterschied in der Rechnung mit einem mal 20 und zwei mal 10 (wo kommt das überhaupt in der Rechnung vor? Ich sehe da überhaupt nicht mehr durch...)

Mal wieder totale Denkblockade. Ich bräucht dich echt mal wieder im icq, sonst knall ich trotz aller Mühen noch am vierten tag durch >_>

[Ronsen]

Lass gut sein, ich hab inzwischen alles. Danke trotzdem für alle Hilfen, die du gegeben hast :)

[Schmunzel]

Lass gut sein, ich hab inzwischen alles. Danke trotzdem für alle Hilfen, die du gegeben hast :)

hätte sowieso nicht viel früher ran können ;)