Dieses Buch ist eine kompakte und einheitliche Darstellung der Berechnung kombinierter Phasen- und Reaktionsgleichgewichte mit elektrolythaltigen Lösungen. Es richtet sich an Naturwissenschaftler und Ingenieure in Wissenschaft und Industrie, die sich mit der thermodynamischen Modellierung oder der Computersimulation verfahrenstechnischer Prozesse mit Elektrolytlösungen beschäftigen. Sowohl einfache Begriffe der Elektrolytthermodynamik als auch generalisierte Algorithmen zur Berechnung komplexer Gleichgewichte werden ausgehend von den chemischen Potenzialen anschaulich beschrieben. Ein Schwerpunkt liegt auf der Strukturierung des Lösungsweges und dem Herausarbeiten der im Einzelfall benötigten Stoffdaten. Zahlreiche Beispiele mit Musterlösungen in unterschiedlichen Schwierigkeitsgraden, die auch die Einbindung kommerzieller Simulationssoftware berücksichtigen, runden das Werk ab.

Formelzeichen

1 Einleitung
2 Grundlagen
2.1 Einige Grundbegriffe
2.2 Konzentrationsmaße
2.3 Molekulare Struktur von Elektrolytlösungen
2.4 Gibbssche Fundamentalgleichung für Elektrolytsysteme
2.5 Gleichgewichtsbedingungen in Elektrolytsystemen
2.6 Referenzzustand, Referenzsystem und Standardzustand
2.7 Fugazitäts- und Aktivitätskoeffizienten
2.8 Die praktische Berechnung chemischer Potenziale
2.9 Das mittlere chemische Potenzial des Elektrolyten
2.10 Der osmotische Koeffizient
2.11 Die Berechnung der Enthalpien
2.12 Beispiele
3 Berechnung thermodynamischer Gleichgewichte
3.1 Phasengleichgewichte
3.1.1 Dampf-Flüssig-Gleichgewichte (VLE)
3.1.2 Gas-Flüssig-Gleichgewichte (GLE)
3.1.3 Flüssig-Flüssig-Gleichgewichte (LLE)
3.2 Chemische Gleichgewichte
3.3 Spezielle Gleichgewichte in Elektrolytlösungen
3.3.1 Dissoziation des Wassers
3.3.2 pH-Wert wässeriger Lösungen
3.3.3 Dissoziation und Löslichkeit fester Elektrolyte
3.3.4 Dissoziation und Lösungsgleichgewicht schwacher Elektrolyte
3.3.5 pH-Wert-Abhängigkeit der Dissoziation schwacher Elektrolyte
3.3.6 Pufferverhalten schwacher Elektrolyte
3.4 Die Aktivität des Lösungsmittels
3.4.1 Berechnung aus den Aktivitätskoeffizienten der gelösten Spezies
3.4.2 Erniedrigung von Gefrierpunkt und Dampfdruck
3.4.3 Der osmotische Druck
3.5 Beispiele
4 Aktivitätskoeffizientenmodelle für Elektrolytlösungen
4.1 Die Debye/Hückel-Gleichung (DHG) und empirische Erweiterungen
4.2 Aktivitätskoeffizientenmodelle fiir konzentrierte Elektrolytlösungen
4.2.1 Die Gleichung von Bromley
4.2.2 Das Aktivitätskoeffizientenmodell von Pitzer
4.2.3 Local Composition (LC) Modelle
4.2.4 Berücksichtigung der Solvatation
4.2.5 Beschreibung der Temperaturabhängigkeit
5 Elektrodengleichgewichte
5.1 Metallelektroden
5.2 Die elektromotorische Kraft (EMK)
5.3 Ionenselektive Elektroden (ISE)
6 Generalisierte Berechnung komplexer Gleichgewichte
6.1 DieK-Wert-Methode
6.2 Direkte Minimierung der freien Enthalpie (Gibbs-Minimierung)
6.3 Beispiele fiir komplexe Gleichgewichte
Literatur.