Landolt-Börnstein: Eigenschaften der Materie in Ihren Aggregatzuständen, 2. Teil, Bandteil a, Gleichgewichte Dampf—Kondensat und Osmotische Phänomene, Teil 1

344 Pages·2013·18.56 MB·English

by  Klaus Schäfer, Kl. Schäfer, Ellen Lax (eds.), A. Klemenc, C. Kux, G. Meyerhoff, A. Neckel (auth.), A. Neckel, E. Ruhtz, S. Valentiner

LANDOLT-BÖ RN STEIN
ZAHLENWERTE UND FUNKTIONEN
AUS
PHYSIK · CHEMIE · ASTRONOMIE · GEOPHYSIK
UND TECHNIK
SECHSTE AUFLAGE
UNTER VORBEREITENDER MITWIRKUNG VON
J.D'ANS • A.EUCKEN t · G.JOOS t · W.A.ROTH t
HERAUSGEGEBEN
VON
J.BARTELS · P. TEN BRUGGENCATE · H. HAUSEN
K. H. HELLWEGE · KL. SCHÄFER · E. SCHMIDT
II. BAND
EIGENSCHAFTEN DER MATERIE
IN IHREN AGGREGATZUSTÄNDEN
2. TEIL
GLEICHGEWICHTE
AUSSER SCHMELZGLEICHGEWICHTEN
Springer-Verlag Berlin Heidelberg GmbH
2013
EIGENSCHAFTEN DER MATERIE
IN IHREN AGGREGATZUSTÄNDEN
2. TEIL
BANDTEIL a
GLEICHGEWICHTE DAMPF-KONDENSAT
UND OSMOTISCHE PHÄNOMENE
BEARBEITET VON
A. BUSCH· G. G. GRAU· W. KAST · A. KLEMENC
W. KOHL· C. KUX· G. MEYERHOFF · A. NECKEL
E. RUHTZ · KL. SCHÄFER· S. VALENTINER
HERAUSGEGEBEN VON
KLAUS SCHÄFER UND ELLEN LAX
MIT 917 ABBILDUNGEN
Springer-Verlag Berlin Heidelberg GmbH
2013
ISBN 978-3-662-43267-9 ISBN 978-3-662-43331-7 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-662-43331-7
ALLE RECHTE,
INSBESONDERE DAS DER "OBERBETZUNG IN FREMDE SPRACHEN, VORBEHALTEN.
OHNE AUBDRVCKLICHE GENEHMIGUNG DES VERLAGES IST ES AUCH NICHT GESTATTET,
DIEBEB BUCH ODER TEILE DARAUS AUF PHOTOMECHANISCHEM WEGE
(PHOTO KOPIE, MIKROKOPIE) ZU VERVIELFALTIGE:N.
@) BY SPRINGER-VERLAG BERLIN HEIDELBERG 2013
URSPRÜNGLICH ERSCHIENEN BEI SPRINGER-VERLAG OHG., BERLIN/GÖTTIGEN/HEIDELBERG 2013
SOFTCOVER REPRINT OF THE HARDCOVER 6th EDITION 2013
Die Wiedergabe von Gebraucbsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werke berechtigt auch ohne
besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, daß •olche Namen Im Sinn der Warenzeichen- und Markenschutz-
Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften.
Vorwort.
Der vorliegende Teilband II/z abringt die Gleichgewichte Dampf- Kondensat und die osmotischen
Phänomene. Der ursprüngliche Plan, in einem Bande alle Gleichgewichte mit Ausnahme der im Teil-
band II/3 bereits behandelten Schmelzgleichgewichte wiederzugeben, ließ sich wegen der Fülle des
Materials nicht durchführen. Für die noch verbleibenden Lösungsgleichgewichte werden voraus-
sichtlich zwei weitere Teilbände benötigt. In dem Teilband Ilfza fanden außerdem noch einige dem
Umfange nach kleinere Abschnitte Aufnahme, die nur am Rande als zum Thema gehörig angesehen
werden können, den Benutzern des Landolt-Börnstein aber bereits jetzt zugänglich gemacht werden
sollten.
Unsere Autoren waren bestrebt, diejenigen Gleichgewichte ausführlich zu bringen, die erstens
zuverlässig untersucht sind und zweitens ein höheres Interesse für Theorie und Praxis beanspruchen.
Dem Charakter der Neuauflage des Landolt-Börnstein entsprechend wurden von den Autoren
jeweils nur eine Auswahl an Zahlwerten - evtl. Bestwerte - gebracht, die dem Benutzer die
Sichtung der Literatur ersparen soll; auf weitere Arbeiten ist dann nur hingewiesen. Das Gesamt-
material ist so umfangreich, daß auch bei der Aufteilung auf drei Teilbände und trotz der vor-
genommenen Mittelung Vollständigkeit nicht in allen Abschnitten erreicht werden konnte, was im
Hinblick auf die große Zahl von Kombinationsmöglichkeiten, die es z. B. für die Herstellung von
binären und erst recht für die von ternären und höheren Gemischen gibt, nicht verwunderlich ist.
Übersichtstabellen weisen bei einigen Abschnitten auf Systeme hin, die zwar nicht zahlenmäßig
gebracht werden konnten, für die der Benutzer jedoch das erforderliche Literaturzitat findet.
Die Elemente und Verbindungen sind im allgemeinen nach dem auf Seite IX/X angegebenen
Laufschema geordnet; in einigen Fällen, die der Natur der Sache nach eine andere Ordnung ver-
langen- wie z. B. den flüssigen Kristallen - wurde davon abgewichen. Die Nomenklatur der
organischen Verbindungen unterscheidet sich manchmal von der üblichen, wenn in speziellen Arbeits-
gebieten bestimmte Namen Eingang gefunden haben. Durch Angabe der Strukturformeln wurde in
diesen Fällen eine eindeutige Charakterisierung der Verbindung erreicht.
Wir sind Herrn A. Lecat dafür sehr verbunden, daß er uns gestattete, die Daten der von
M. Leca t untersuchten azeotropen Gemische dessen Buche zu entnehmen [M. Lecat: Table azeo-
tropique, Bd. I, Azeotropes binaires orthobares, Brüssel1949].
Den Autoren der Einzelabschnitte sei an dieser Stelle gedankt, insbesondere, daß sie stets bereit-
willig auf unsere Wünsche eingingen.
Besonderen Dank schulden wir Frau Dipl.-Chem. A. Busch, die uns bei der Vorbereitung der
Tabellen für den Druck unschätzbare Dienste geleistet hat, und vor allem dem Springer-Verlag, der
sich vorbildlich für den Druck und die vorzügliche Ausstattung des Bandes einsetzte.
Heidelberg, im November 1959
Die Herausgeber.
Inhaltsverzeichnis.
22 Mechanisch-thermische Konstanten
für das Gleichgewicht heterogener Systeme.
22 1 Einstoffsysteme.
22 11 Dampfdrude reiner Stoffe.
22110 Einleitung (Kl. Schäfer) . . . . . . . . . . 1
22111 Dampfdruck der Elemente (G. G. GraufKI. Schäfer) 3
22 111 o Einleitung . . . . . . . . . . . . 3
:a2 1111 Zahlenwerte . . . . . . . . . . . . 4
A. Dampfdruck zwischen 1 und 760 Torr 4
B. Dampfdruck < 1 Torr . . . . . . . 10
1. Dampfdruck zwischen 10-• und 10-1 Torr. - 2. Dampfdruck zwischen 10-• und
10-6 Torr.
C. Dampfdruck zwischen 1 und 40 atm . . . . . . . . . . . . . . . 17
D. Dampfdruck des Quecksilbers . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
1. Dampfdruck des Quecksilbers in Torr zwischen -40 und + 358 °C. - 2. Dampfdruck
des Quecksilbers in atm zwischen + 350 und 675 °C.
221112 Literatur zu 22111 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
a) Neuere zusammenfassende Arbeiten, Werte- bzw. Formeltabellen 20. - b) Einzel-
arbeiten 20.
22 112 Dampfdruck anorganischer Verbindungen (G . G. Grau) 31
221120 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . 31
221121 Zahlenwerte . . . . . . . . . . . . . . 32
A. Dampfdruck zwischen 10-1 und 760 Torr 32
B. Dampfdruck zwischen 10-6 und 10-2 Torr. 54
C. Dampfdruck ~ 760 Torr. . . . . . . . s8
D. Sondertabellen für H20, D20, HDO ... 61
1. Druck des Wasserdampfes über Eis in Abhängigkeit von der Temperatur. - 2. Dampf-
druck p in Torr des Wassers von 1 bis 100 °C. - 3. Dampfdruck p in atm des Wassers von
100 bis 374 °C. - 4. Siedetemperaturen von Wasser in oc bei Drucken von 600 bis
859 Torr. - 5. Druck p in Torr des Wasserdampfes über unterkühltem Wasser in Ab-
hängigkeit von der Temperatur. - 6. Dampfdruck p in Torr über D20 von 0 bis 371 °C. -
7. Dampfdruckverhältnis PH,o/Pn,o und PH,o/PHno·
221122 Literatur zu 22112 . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
22113 Dampfdruck organischer Verbindungen (A. KlemencfW. Kohl) 89
22 1130 Einleitung . . . . . . . . . . . . . 89
22 1131 Zahlenwerte . . . . . . . . . . . . 89
A. Dampfdruck zwischen 1 und 760 Torr 89
B. Dampfdruck zwischen 10-3 und 10-1 Torr. 151
C. Dampfdruck zwischen 1 und 6o atm 158
221132 Verzeichnis der Substanzen geringerer Allgemeinbedeutung, von denen
Dampfdruckmessungen vorliegen 163
22 1133 Literatur zu 22113 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173
2212 Dichte koexistierender Phasen reiner Stoffe '(S. Valen tiner)
22121 Vorbemerkungen ..... 185
22 122 Elemente. . . . . . . . . 186
22123 Anorganische Verbindungen 188
22124 Organische Verbindungen 193
22125 Zweistoffsysteme 208
22 126 Literatur zu 22 12 . . . . 213
VII
Seite
2213 Schmelzen und allotrope Umwandlungen unter Druck (S. Valentiner).
22131 Vorbemerkungen . . . . . 216
22132 Elemente. . . . . . . . . 217
22 133 Anorganische Verbindungen 224
22134 Organische Verbindungen 236
22135 Zweistoffsysteme . . . . . 257
22 136 Literatur zu 22 13 . . . . . 263
2214 Umwandlungstemperaturen kristalliner Flüssigkeiten (W. Kast).
22 140 Einleitung . . . . . 266
22 141 Substanzenverzeichnis . 268
22 142 Zahlenwerte . . . . . 288
I. Organische Salze 288
II. Derivate aliphatischer Carbonsäuren . 289
III. Aromatische Carbonsäuren und Derivate (ohne Azomethin-, Azo- und
Azoxy-Derivate) . . . . . . . . . .......... 290
IV. Derivate von Äthern und Ketonen (ohne Azomethin-, Azo- und Azoxy-
Derivate) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 297
V. Mehrkernige Kohlenwasserstoffe und Derivate (ohne Azomethin-, Azo- und
Azoxy-Derivate) . . . . . . . . . . . . . . . . 298
VI. Azomethinverbindungen (mit einer Azomethingruppe) 299
VII. Azin- und Glyoxalderivate . 308
VIII. Bisazomethinverbindungen . . 309
IX. Azoverbindungen . . . . . . 316
X. Azomethin-azo. Verbindungen . 323
XI. Azoxyverbindungen . . . . . 325
XII. Azomethin-ozoxy-Verbindungen. 329
XIII. Disulfide . . . . . . . . . . . 331
XIV. Derivate von Sterinen und Steroiden 331
22143 Literatur zu 22 14 . . . . . . . . . . . . 334
22 2 Mehrstoffsysteme.
22 21 Dampfdruck von Mischsystemen
22210 Einführung (C. Kux) . . . . . . . . . . . . 336
22211 Binäre Systeme. . . . . . . . . . . . . 338
222110 Vorbemerkungen, Abkürzungen (C. Kux). 338
222111 Übersichtstabelle (C. Kux) . . . . . . . 342
222112 Angaben über die einzelnen Systeme (C. Kux) 362
222113 Literatur zu 222112 (C. Kux) . . . . . . . . 655
Allgemeine und zusammenfassende Literatur. - Einzelarbeiten.
222114 Azeotrope Gemische (A. Busch) 662
222115 Literatur zu 222114 . 709
22212 Ternäre Systeme (C. Kux) . 712
222120 Vorbemerkungen 712
222121 Übersichtstabelle. . 716
22 2122 Angaben über die einzelnen Systeme 723
222123 Literatur zu 222122 . . . 766
2222 Heterogene Gleichgewichte (E. Ruhtz).
22 220 Einleitung . . . . . . . 768
22221 Übersichtstabelle . . . . . . . . 770
22 222 Angaben über die Systeme . . . . 779
I. Gleichgewichte bei thermischer Zersetzung 779
II. Heterogene Gleichgewichte mit Umsetzungen 818
22 223 Literatur zu 22 22 • . . . . . . . . . . . . • 836
VIII
Seite
2223 Gefrierpunktserniedrigung (A. Neckel)
22231 Molale Gefrierpunktserniedrigungen E; ("Kryoskopische Konstanten") anorga-
nischer und organischer Lösungsmittel . 844
222311 Vorbemerkungen 844
222312 Zahlenangaben 844
222313 Literatur zu 22231 . 849
22232 Reale Gefrierpunktserniedrigungen und Lewis-Randall-Funktionen (osmo-
tische Koeffizienten) in anorganischen und organischen Lösungsmitteln. 851
222321 Vorbemerkungen . . . . . 851
22 2322 Inhaltsverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 852
22 2323 Diagramme und Zahlenwerte . . . . . . . . . . . . . . . 856
Lösungsmittel: A. Wasser 856. - B. Schweres Wasser 887. - C. Schwefelsäure 888. -
D. Wasserfreie Salpetersäure 890. - E. Wasserfreie Blausäure 890. - F. Wasserfreie
Ameisensäure 891. - G. Formamid 891. - H. Methansulfonsäure 892. - I. Essigsäure
892. - K. Dioxan 893. - L. Benzol 893. - M. Cyclohexanol 898. - N. p-Dichlorbenzol
899. - 0. Inden 899·
22 2324 Literatur zu 22 232 . . . . . . . . . . . . 900
22 233 Reale Gefrierpunktserniedrigungen in Salzschmelzen . 902
2224 Siedepunktserhöhung (A. N eckel).
22 241 Molale Siedepunktserhöhungen E0 ("Ebullioskopische Konstanten") anorganischer
und organischer Lösungsmittel 917
222411 Vorbemerkungen 917
222412 Zahlenwerte 918
222413 Literatur zu 22241 . 919
22 242 Reale Siedepunktserhöhungen 920
222421 Vorbemerkungen 920
222422 Inhaltsverzeichnis . . 921
222423 Zahlenwerte . . . . 921
Lösungsmittel: A. Wasser 921. - B. Wasserfreie Flußsäure 926. - C. Schwefelkohlenstoff
927. - D. Benzol928. - E. Chloroform 928. - F. Äthanol928.
22 2424 Literatur zu 22 242 . . . . . • • . . . . . . . . . . . . . . . . . 929
2225 Osmotischer Druck (G. Meyerhoff).
22251 Vorbemerkungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 930
22252 Zahlenwerte und Diagramme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 931
222521 Osmotischer Druck niedermolekularer anorganischer Stoffe in Wasser 931
22 2522 Osmotischer Druck niedermolekularer organischer Stoffe . . . 933
22 2523 Osmotischer Druck hochmolekularer synthetischer Stoffe (Nicht-
elektrolyte) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 937
222524 Hochmolekulare Naturstoffe, Polysaccharide (Nichtelektrolyte) 954
222525 Hochmolekulare synthetische Stoffe (Elektrolyte) . . . . 963
222526 Hochmolekulare Naturstoffe einschl. Proteine (Elektrolyte) . . 966
IX
Anordnung der dtemisdten Verbindungen (Laufsdtema).
Anorganisc:be Verbindungen.
In den Tabellen, für deren Ordnung die Stellung der Elemente im periodischen System maßgebend ist,
wurde, soweit in der Einführung des betreffenden Abschnittes keine anderen Angaben gemacht sind, die
sich aus dem unten gebrachten Laufschema ergebende Reihenfolge eingehalten.
I. Elemente. Beginnend mit den Edelgasen folgen die nichtmetallischen Elemente von rechts nach
links gehend, darauf die metallischen von links nach rechts. Die "metallischen" Elemente sind dick
umrandet. Der Sauerstoff folgt dabei abweichend vom Periodischen System dem Wasserstoff.
II. Verbindungen. 1. Obige Regel gilt sinngemäß auch für die Ordnung von Verbindungen.
a) Die Stellung wird bei Verbindungen nichtmetallischer Elemente durch das am weitesten nach links
liegende Element der Verbindung bestimmt.
b) Bei Verbindungen von Metallen untereinander oder mit Nichtmetallen wird die Ordnung durch
das in der Verbindung am weitesten nach rechts liegende Metall bestimmt.
c) Das Ammonium folgt den Alkalimetallen.
2. Die weitere Folge wird bestimmt:
a) durch die Wertigkeit des Hauptelementes,
b) durch den Index, mit dem das Hauptelement im komplexen Ion vorkommt,
c) es folgen die Verbindungen mit weiteren Elementen, deren Anordnung durch die obigen Regeln
(sinngemäß angewandt) bestimmt ist.
Beispiele:
Das Element, das die Einordnung bestimmt, ist vorangestellt.
II 1 a OH2 1 b LiH II 2 a ClH bei C : Carbide 2b P03H
ClH L~O ClOH Carbonyle P04H3
SH2 KCl Cl03H Carbonate P20 7H 4
NH3 K.S04 Cl04H Percarbonate
BzÜ3 K3Na(S04h FeCl2 Cyanide
FeCl3 Rhodanide
l(afionenfb!ge --.- - .4ni'onenfolge
Li Be
I I
Na. Mg
I I
K
I CI a. S1c TIi VI
Rb Sr V Zr Nb
C1s B1a. L~-Ce-Pr-Nd.-Pm.-Sm.-Eu.-Gp J f
Tb-Dy-Ho-E;-Tm-Vb-Lu. Hf Ta.
t t • I 1 1
Fr Ra. Ac Th Pa.
2211 Dampfdruck reiner Stoffe.- Einleitung. 1
22 Mechanisch-thermische Konstanten
für das Gleichgewicht heterogener Systeme.
22 1 Einstoifsysteme.
22 11 Dampfdrum reiner Stoffe.
22 110 Einleitung.
Das Gleichgewicht zwischen Dampf (Gasphase) und Kondensat (flüssige bzw. feste Phase) eines Stoffes
wird durch den Dampfdruck p charakterisiert, der (im Einklang mit dem Phasengesetz) eine eindeutige
Funktion der Temperatur ist.
Nach der Thermodynamik gilt für jede Temperatur T:
R In L (T) = G0 kond (T)- G0 gao (T) =- LIG0 (T). (1)
PNorm T T T
R = Gaskonstante 8,314 J/(Molgrd) ( = 1,9865 calf(Molgrd)); p* = Fugazität (mit dem Dampfdruck bei
niedrigeren Drucken praktisch übereinstimmend); G0 kond(T) bzw. G0 1 •• (T) die molare freie Enthalpie des
Kondensats bzw. Gas im·Normzustand {beim Gas P* = 1 atm, beim Kondensat der jeweilige Dampf-
druck, der Index 0 weist auf den Normzustand hin). Die Differenz LI Go bezieht sich auf die Reaktion
Kondensat --)>Dampf. Entsprechend der Definition von G= H- TS kann an Stelle von GI. (1) unter
Benutzung der Enthalpie H und der Entropie S geschrieben werden 2)
R In p* (T) =-Ho,., (T)--;, Hokond (T) +so,,, (T)- sokond (T) =- LIH; (T) + LI so. (2)
(Der Index 0 weist wieder darauf hin, daß auf den Normzustand bezogen ist.)
Um von der aus thermodynamischen Daten erschlossenen Fugazität p* den realen Dampfdruck p zu
errechnen, müssen die zweiten und höheren Virialkoeffizienten Bp, Cp, usw., mit denen die Abweichung
vom idealen Gaszustand erfaßt wird, bekannt sein.
(p · V)reai= RT + Bp · p + Cp · p2 + Dp · p3 + · · · (3)
Für das Verhältnis p; = t; U; =Fugazitätskoeffizient) ergibt sich:
P* C . pz D . ps
RTln-= B . p + J __ + _P_
p p 2 3
2,303 (log p* -log P) = !!_p_:_p__ + ~p:_P:_ + Dp · pa + · · ·
RT 2RT 3RT
Wenn p in atm, Bp in cm3fMol, CP in cm3/(Molatm) usw. angegeben sind, so ist Rinden entsprechenden
Einheiten 82,06 cm3 atmf(Molgrd).
Als Beispiel sei der Dampfdruck von co2 bei T = 180 °K berechnet.
Hokond (18o~ -H~kond= 32,78 J/(Molgrd) (= 7.835 calf(Molgrd))
1 0
H 0 cas(18o)- H~gao
29,52 J /(Molgrd) ( =7,054 calf(Mol grd)).
180
Wie angegeben (Fußnote 2) ist der Wert von H 0 1.,(T) um die Sublimationswärme bei o °K zu ver-
mehren. H 0 <t••t-H••l (o °K) = 26230 JfMol, H 0 (tod-+r••l (o °K) dividiert durch 180 = 145,72 J/(Molgrd);
die zugehörigen S-Werte sind S0 kond (t8o0 ) = 64,94 J /(Molgrd) ( = 15,521 calf(Molgrd)) und so r•• (t8o0 ) =
= 196,31 J/(Molgrd) (= 46,919 calf(Molgrd)). Damit folgt aus GI. (2)
R In p* = 19,14Iog p* = -(145,72 + 29,52- 32,78) + (196,31- 64,94) = -11,09, (5)
also p* = 0,263 atm = 200 Torr.
Der zweite Virialkoeffizient ist für co2 bei T= 180 °K gleich -480 cm3/Mol, damit erhält man bei
dem Druck von 0,263 atm
I
og P* - I og p = - 2,3003, 2· 6832 ,-0468 o· 18o -o,oo37 (6)
und für p den Wert 0,265 atm = 202 Torr (experimenteller Wert p = 207 Torr).
Da die Temperaturabhängigkeit der Entropie in einfachen Fällen durch die Gleichung Konst + CP In T
(Cp= Molwärme) wiedergegeben wird und die Abweichung von diesem einfachsten Falle durch ein in T
')Solange es sich nur um mäßige Drucke (<10 atm) handelt, ist die Druckabhängigkeit von Gkond(T) vernachlässigbar.
•) Bei Benutzung der Enthalpiewerte aus der Literatur sei darauf hingewiesen, daß diese oft für· Gase so normiert sind,
daß H 0188(0 °K) = 0 gesetzt ist. (Bezeichnungsweise häufig H 0 (T) - H~). Solche Werte müssen vor dem Einsetzen in die
Dampfdruckformel (2) um die Sublimationswärme LlH0 (fest-gao) bei T = 0 °K vergrößert werden. Da weiter Sokond
bei T = 0 "K auf 0 normiert ist (Nernstscher Satz), kann GI. (2) nur für solche Stoffe benutzt werden, die das Nernstsche
Theorem erfüllen. Bei anderen Stoffen müssen die Nullpunktsentropien (aus der Literatur zu entnehmen) dem Werte von
5 0 kond hinzuaddiert werden, bevor man ihn in GI. (2) einsetzt.
SdJ.äfer
Landolt-Börnstein, 6. Auf!., Bd. II/2 a. 1