Mischungsentropie: Was ist damit gemeint?

Entropie, die entsteht, weil beim Mischen die Zahl der möglichen Anordnungen der Atome zunimmt. In einer idealen Lösung beträgt sie −R[x ln x + (1 − x) ln(1 − x)] und ist bei x = 0,5 maximal.

Japanische Bezeichnung: 混合エントロピー

„Mischungsentropie“ kommt in 2 Übungsfragen aus 1 Thema vor, darunter Thermodynamik der Werkstoffe.

Fachgebiet: Thermodynamik der Werkstoffe

Selbst ausprobieren: Fragen zu Mischungsentropie

Im Modell der regulären Lösung wird die Mischungsenthalpie als ΔH_mix = Ωx(1 − x) angesetzt (Ω ist ein temperaturunabhängiger Wechselwirkungsparameter), während die Mischungsentropie der einer idealen Lösung entspricht. Welcher Wert kommt für Ω = +20 kJ/mol der kritischen Temperatur Tc = Ω/(2R) am nächsten, oberhalb der der Bereich verschwindet, in dem der Mischkristall in zwei Phasen zerfällt (Mischungslücke)? Die Gaskonstante sei 8,314 J/(mol·K).

  1. AEtwa 601 K
  2. BEtwa 2406 K
  3. CEtwa 1203 K
Lösung und Erläuterung anzeigen

Lösung: C. Etwa 1203 K

Tc = Ω/(2R) = 20000/(2 × 8,314) ≈ 1203 K. Die Formel ergibt sich als die Temperatur, bei der die zweite Ableitung von ΔG_mix, −2Ω + RT/[x(1 − x)], bei der symmetrischen Zusammensetzung x = 0,5 gleich 0 wird. Unterhalb von Tc ist die ΔG_mix-Kurve in der Mitte nach oben gewölbt, es entstehen zwei Minima, und ein Zerfall in zwei Phasen unterschiedlicher Zusammensetzung senkt die freie Energie. Oberhalb von Tc überwiegt der Beitrag der Mischungsentropie, und bei allen Zusammensetzungen liegt ein einphasiger Mischkristall vor. Etwa 601 K ergibt sich mit 4R im Nenner, etwa 2406 K mit R im Nenner. Ist Ω negativ (ungleiche Atome ziehen sich an), entsteht keine Mischungslücke, sondern es zeigt sich eine Neigung zur Ordnung oder zur Verbindungsbildung.

„Mischungsentropie“ in den Erläuterungen

Fragen, in denen „Mischungsentropie“ vorkommt (2)

  1. Im Modell der regulären Lösung wird die Mischungsenthalpie als ΔH_mix = Ωx(1 − x) angesetzt (Ω ist ein temperaturunabhängiger Wechselwirkungsparameter), während die Mischungsentropie der einer idealen Lösung entspricht. Welcher Wert kommt für Ω = +20 kJ/mol der kritischen Temperatur Tc = Ω/(2R) am nächsten, oberhalb der der Bereich verschwindet, in dem der Mischkristall in zwei Phasen zerfällt (Mischungslücke)? Die Gaskonstante sei 8,314 J/(mol·K).
  2. Welche Aussage über die freie Mischungsenthalpie einer idealen Lösung (eines idealen Mischkristalls), ΔG_mix = RT[x ln x + (1 − x) ln(1 − x)], trifft zu? x ist der Stoffmengenanteil einer Komponente.

Verwandte Begriffe

Reguläre Lösung Aktivität Chemisches Potential Ellingham-Diagramm Gibbs-Energie Gleichgewichts-Sauerstoffpartialdruck Spinodale Entmischung

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