Stoffdaten

Stoffdaten gehören mit zu den wichtigsten Daten in der Chemietechnik.

CHEMCAD enthält eine interne Datenbank mit über 2200 Stoffen: Gase, Flüssigkeiten, Feststoffe und Elektrolyte mit Daten aus der DIPPR Datenbank sowie die Joback Methode zum Generieren eigener Stoffe. Damit lassen sich Stoffdaten von Reinstoffen und Gemischen leicht erhalten.

Lennard-Jones Modell

a) Für zwei Moleküle

b) für N Moleküle (s = Summationskonstanten):

Mit dem Lennard-Jones Modell lassen sich die potenziellen Energien von Molekülen berechnen und daraus wiederum physikalische Eigenschaften wie z.B. Bindungsenergien. In der Literatur (s.u.) konnten zahlreiche Lennard-Jones Koeffizienten gefunden werden. Eigene Literaturstudien ergaben, dass der Lennard-Jones Koeffizient B aus Inkrementen der Molrefraktion bzw. dem Brechungsindex berechnet werden kann, so dass sich B aus dem Dipolmoment, der Dispersion und der Induktion berechnen läßt.

Lennard-Jones Parameter (eps, Sigma) werden oft aus dem gemessenen zweiten Virialkoeffizient berechnet. Der Virialkoeffizient ergibt sich aber auch aus der Rayleigh-Gleichung (Moelwyn-Hughes Kap. 2.17) sowie der SRK-Gleichung. (Moelwyn-Hughes Kap 6.15d). Mit dem Excel-Solver erhält man durch Vergleich beider Virialkoeffizienten die Lennard-Jones Parameter (eps und Sigma). 

Ergebnisse im Vergleich mit Poling, s.u.:

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eps und sigma aus kritischen Daten nach Poling im Vergleich mit Daten aus Poling:

Beispiele:

Wasser 25°C
Dichte = 996,7086 kg/m³ (Chemcad)
Brechungsindex n = 1,333 (Wikipedia)
Molrefraktion R₀ = 3,668 cm³/mol (Moelwyn-Hughes S. 206)
Dipolmoment 6,1709E-30 Cm (Chemcad)
Polarisierung α₀/(4πε₀E24) = 1,444 cm³/mol (Moelwyn-Hughes S. 206)
Bindungs-Frequenz (Polarisierung) ʋ_g = 2,102E-15 Hz (Moelwyn-Hughes S. 206)

Literatur:

Aylward: Datensammlung Chemie in SI Einheiten
Bierwerth: Tabellenbuch Chemietechnik
CRC Handbock of Chemistry and Physics (Brechungsindex, persönlich in New York gekauft)
D' Ans Lax Band 1 - 3 (Brechungsindex)
Dechema-Kurs Stoffdaten und Phasengleichgewichte in der Chemischen Technik 1987
Ebert, Ederer: Computeranwendungen in der Chemie, VCH 1985
Fratzscher/Picht: Stoffdaten und Kennwerte der Verfahrenstechnik 1993
Hecht: Berechnung thermodynamischer Stoffwerte von Gasen und Flüssigkeiten 1966
Lüeecke, Lüdecke: Thermodynamik
Moelwyn Hughes: Physikalische Chemie, 1961
Organikum 2004
Perrys Engineerung Handbook
Perry Standard Tables and Formulars for Chemical Engineers
Poling, Prausnitz, O'Connell: The Properties of Gases and Liquids
VDI Wärmeatlas
Weiß: Stoffwerte (Teil 7) 1987

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• Literatur