Springen naar inhoud

Een binair mengsel smelten; smeltpunten


  • Log in om te kunnen reageren

#1

Wdeb

    Wdeb


  • >1k berichten
  • 1066 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 28 oktober 2012 - 14:25

Hoi,

Ik heb een kleine discussie met een collega. Wij leggen beide uit dat een zuivere stof een smeltpunt heeft en een mengsel een smelttraject. Nou beweert hij dat je uit een smelttraject de twee smeltpunten af kan leiden van het eerdere mengsel, en ik beweer van niet.
Een voorbeeld: Geplaatste afbeelding
Hij beweert dat de stof A bij 37 en stof B bij 45 graden Celsius smelt.

Ik zeg dat door mengen van stoffen een smeltpuntsdaling optreedt, waardoor die beide getallen nooit de exacte smeltpunten zijn. Een entropie-verhaal dat mij nogal is ingeprent door mijn docent, vroeger.

Uit de normale Tx-diagrammen haal ik voor beide geen antwoord.

Daarbij, is het volgens mij in de praktijk bijna onmogelijk om bovenstaande grafiek te verkrijgen. Want dan moeten beide stoffen wel in gelijke "warmtehoeveelheden" aanwezig blijven. Ik zou eerder verwachten dat die lijn van het traject niet recht zou lopen, maar naar gelang dat de fase-samenstelling verandert, steiler of minder steil zou gaan verlopen (soortelijke warmte van de vaste vorm is namelijk anders dan die van de vloeibare vorm, al gaat het om dezelfde stof).

Kan iemand mijn/zijn gelijk bewijzen? en uitleggen?

Alvast bedankt,

Wdeb

Veranderd door Wdeb, 28 oktober 2012 - 14:26

Is liefde Chemie? ...In elk geval is Chemie wel bijna liefde.

Dit forum kan gratis blijven vanwege banners als deze. Door te registeren zal de onderstaande banner overigens verdwijnen.

#2

Fred F.

    Fred F.


  • >1k berichten
  • 4168 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 28 oktober 2012 - 16:24

Uit de normale Tx-diagrammen haal ik voor beide geen antwoord.

Hoezo niet?
Toch zul je een T-x diagram van het desbetreffende binaire mengsel moeten hebben om hier iets zinnigs over te kunnen zeggen.

Als ik me goed herinner van mijn studie hangt het er van af in hoeverre de beide stoffen mengbaar zijn in de vaste fase. Als ze in iedere mengverhouding mengkristallen vormen dan heb jij gelijk.
Maar als dat niet zo is, en als er bovendien een eutectisch punt in het T-x diagram optreedt, wordt het ingewikkelder en zou het wellicht kunnen dat jouw collega in een bepaald geval gelijk heeft.

Kortom: er is hier geen algemeen geldend antwoord. Zonder detailkennis van het specifieke binaire mengsel en zijn T-x diagram valt er geen oordeel over te vellen.

Veranderd door Fred F., 28 oktober 2012 - 16:26

Hydrogen economy is a Hype.

#3

Wdeb

    Wdeb


  • >1k berichten
  • 1066 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 28 oktober 2012 - 16:48

Zoals uit mijn algemene grafiek af te leiden is, gaat het mij om "in het algemeen". Dus niet specifiek. Echter, kan ik mij in het geheel niet voorstellen dat een mengsel van 2 vaste stoffen dat bij smelten een traject weergeeft waarna na het traject enkel nog maar vloeistoffen aanwezig zijn, gaat smelten op het smeltpunt van de ene stof en geheel gesmolten is op die van de andere stof.

Dit zou betekenen dat stof A totaal geen interactie heeft met stof B maar wel een gelijksoortige stof is. Aan het begin zou dan enkel stof A smelten (want het gaat smelten op zijn smeltpunt) en daarna gaat het verhoudingsgewijs smelten, waarbij vlak aan het einde enkel nog maar stof B in de vaste fase aanwezig is (want zijn smeltpunt). En ook nog eens niet teveel stof B, want dan zou ik een afvlakking verwachten van de curve vlak aan het einde.

Het kan zijn dat ik de omzetting van de Tx-diagrammen naar zo'n smeltlijn misschien niet juist doe.

Wdeb
Is liefde Chemie? ...In elk geval is Chemie wel bijna liefde.

#4

Fred F.

    Fred F.


  • >1k berichten
  • 4168 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 28 oktober 2012 - 17:35

Nogmaals: als beide stoffen in de vaste fase bij iedere samenstelling mengkristallen vormen dan heb jij gelijk: noch het smeltpunt van A, noch dat van B zijn dan uit een smelttrajectdiagram af te leiden.

Als echter de stoffen in de vaste fase niet mengbaar zijn dan kan men het smeltpunt van A of dat van B vaak wel uit het smelttrajectdiagram afleiden (het andere punt (knik) in het diagram zal dan een eutecticum zijn) en dan hebben jullie allebei half (on)gelijk. Maar het kan ook best dat beide knikken een eutecticum zijn en dan heb jij weer volledig gelijk. En heel misschien is er wel een bepaald binair mengsel te bedenken waarbij jouw collega gelijk heeft. Er bestaan zo onnoemelijk veel chemische stoffen, en dus ontelbare mogelijke binaire mengsels met rare T-x diagrammen, dat ik me op mijn leeftijd nergens meer over verbaas.

Het kan zijn dat ik de omzetting van de Tx-diagrammen naar zo'n smeltlijn misschien niet juist doe.

Welke T-x diagrammen heb je dan?

Veranderd door Fred F., 28 oktober 2012 - 17:39

Hydrogen economy is a Hype.

#5

Wdeb

    Wdeb


  • >1k berichten
  • 1066 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 28 oktober 2012 - 19:40

Hoi,

Je bevestigd nu inderdaad exact mijn vermoeden. En ja, natuurlijk ben ook ik gek van de enorme uitgebreidheid van de stoffen, waardoor eigenlijk alles wel mogelijk is.

Het niveau waarover ik het heb is 2de klas VWO (tot 6VWO). Hier wordt enkel het verschil tussen traject en punt aangeduid. Hierbij hebben wij dus geen Tx-diagram, omdat men enkel de grafieken gebruikt om uit te leggen zoals ik in de TS heb toegevoegd.

Mijn vraag was dus enkel vanuit die uitleg. Als een punt, dan een zuivere stof (ik weet het, ook dat is niet altijd waar); als een traject, dan een mengsel. Hij had eraan toegevoegd dat je dus direct uit het traject kon afleiden wat de twee afzonderlijke smeltpunten waren, en dat stootte mij tegen het gevoel.....(als dat al kan, nou ja, je weet toch??).

Dus ben ik mij weer in gaan lezen in waar de grafiek vandaan kwam en kwam ik natuurlijk weer bij de Tx-diagrammen terecht. Dus daar moest de oplossing te vinden zijn, maar ik kwam er niet uit. Dus toen kwam ik hier.

En zie daar, een redelijk duidelijk antwoord op mijn vraag, die ik bij gebrek aan verdere gegevens over de stoffen natuurlijk niet exacter kan maken. Ook ik had al beredeneerd dat misschien 1 van de punten in de grafiek een smeltpunt kon zijn, maar zeker niet beiden. Algemeen gezien. En eigenlijk durf ik ook die eerste stelling niet hard te maken. Jij schetst de voorwaarde van volledig mengbaar kristalrooster hebben (als ik dat goed vertaal) in vaste fase. Ik ga gewoon uit van het feit dat de stoffen altijd invloed hebben op elkaar. Want ze zitten door elkaar. En dan wil ik nog wel meemaken dat zich een eigenschap van één van de stoffen ineens onbeïnvloed tevoorschijn komt.

Zijn laatste argumentatie was (net binnen):
Geplaatste afbeelding

"Wanneer je daar verticaal door heen gaat, door afkoelen of opwarmen
duurt het dus altijd even voordat je van het liquid gebied in het solid gebied bent
en dat heet een traject"

Dus dat zou inhouden dat bij een 60% Fa mengsel het smelttraject loopt van 1380 tot 1600 graden Celsius. Zou dit met dit Tx-diagram wel kloppen? Ik zie het op dit moment niet meer. En dat zou toch direct ook zijn punt ontkrachten, bedenk ik mij nu.
Bij destillatie weet ik dat er constant een verschuiving optreed in samenstelling vanwege het afvoeren van de damp en dat er een nieuw evenwicht in stelt, maar in iets dergelijks als vaste stof-vloeistof zie ik dat toch minder.

En ja hoor, ondanks een mooi antwoord heb ik dus eigenlijk weer meer vragen. Maar, ik vind het wel leuk.

Wdeb
EDIT: http://serc.carleton..._melting.v4.pdf bewijst volgens mij dan duidelijk dat het smelttraject dan zeker niet overeenkomt met de twee smeltpunten van de afzonderlijke stoffen.

Veranderd door Wdeb, 28 oktober 2012 - 19:49

Is liefde Chemie? ...In elk geval is Chemie wel bijna liefde.

#6

Fred F.

    Fred F.


  • >1k berichten
  • 4168 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 28 oktober 2012 - 20:14

Zijn laatste argumentatie was (net binnen):
Geplaatste afbeelding

"Wanneer je daar verticaal door heen gaat, door afkoelen of opwarmen
duurt het dus altijd even voordat je van het liquid gebied in het solid gebied bent
en dat heet een traject"

Dus dat zou inhouden dat bij een 60% Fa mengsel het smelttraject loopt van 1380 tot 1600 graden Celsius. Zou dit met dit Tx-diagram wel kloppen? Ik zie het op dit moment niet meer. En dat zou toch direct ook zijn punt ontkrachten, bedenk ik mij nu.

Het T-x diagram in die figuur is voor een binair mengsel wat in iedere verhouding volledig mengbaar is (altijd mengkristallen vormt) in de vaste fase. Er is geen ontmenggebied in het diagram. Het smelttraject loopt in dit geval inderdaad van (ongeveer) 1380 naar (ongeveer) 1600 graden en is typisch de situatie waarbij jij volkomen gelijk hebt en jouw collega volkomen ongelijk. Ook hij moet toch inzien dat de zuivere stof smeltpunten van 1205 en 1890 graden totaal anders zijn. Met dit voorbeeld ontkracht hij inderdaad juist zijn eigen stelling.

Bij destillatie weet ik dat er constant een verschuiving optreed in samenstelling vanwege het afvoeren van de damp en dat er een nieuw evenwicht in stelt, maar in iets dergelijks als vaste stof-vloeistof zie ik dat toch minder.

Er is in dit specifieke geval met één simpele smeltlus inderdaad een analogie met vloeistof-damp evenwicht met één simpele kooklus, maar alleen als alle gevormde damp aanwezig blijft en niet afgevoerd wordt. Als je vaste stof smelt om een smelttraject te meten zul je elke gevormde vloeistofdruppel toch ook niet meteen wegzuigen.
Hydrogen economy is a Hype.

#7

Wdeb

    Wdeb


  • >1k berichten
  • 1066 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 28 oktober 2012 - 20:29

En als ik het wel weg zou halen, zou tijdens het verwarmen de fractie een steeds grotere hoeveelheid Fo (MgSiO4) bevatten en dan zou het traject inderdaad stoppen bij de 1890 graden Celsius, toch? Maar ik kan me dan weer niet voorstellen dat de lijn recht zou verlopen, maar eerder steeds meer of minder stijgend, afhankelijk van de soortelijke warmte van de verschillende fasen.

Wederom eindigend met een "toch?".

Wdeb
PS. Vind het weer helemaal leuk zo op de stof in te gaan en nog leuker dat ik er toch nog iets van begrijp.
Is liefde Chemie? ...In elk geval is Chemie wel bijna liefde.

#8

Fred F.

    Fred F.


  • >1k berichten
  • 4168 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 28 oktober 2012 - 20:46

Als men gevormde vloeistof telkens weg zou halen dan eindigt het smelttraject inderdaad bij 1890 graden.

Als het toegevoerde vermogen constant is zou het erg toevallig zijn als de smelttrajectlijn recht zou zijn. Echte vorm hangt af van soortelijke warmtes van vast en vloeistof, en van smeltwarmte die een functie is van de smeltende compositie en de temperatuur op ieder moment. De andere lijnen (alles vast en alles vloeistof) zullen ook niet recht zijn omdat de soortelijke warmtes van stoffen gewoonlijk veranderen met de temperatuur.

Veranderd door Fred F., 28 oktober 2012 - 20:47

Hydrogen economy is a Hype.

#9

Wdeb

    Wdeb


  • >1k berichten
  • 1066 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 28 oktober 2012 - 22:24

Hartelijk dank voor alle antwoorden. Brengt mij er nu nog toe ergens het T-x-diagram van paraffine en stearine vandaan te halen. Want mijn collega wil nu op basis daarvan verder, om gewoon een voorbeeld te hebben. En beide stoffen gebruiken wij altijd, ook in de praktijk.

Alhoewel paraffine in de meeste gevallen natuurlijk een mooi mengsel is en zeker niet binair.

Groet,

Wdeb

Veranderd door Wdeb, 28 oktober 2012 - 22:24

Is liefde Chemie? ...In elk geval is Chemie wel bijna liefde.





0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures