Flüssigphasen

Flüssigphasen bezeichnen in der Thermodynamik einen Zustand der Materie, der durch ein definiertes Volumen und die Fähigkeit zu fließen gekennzeichnet ist. Flüssigkeiten besitzen keine feste Kristallstruktur, passen sich dem Behältervolumen an und bilden Grenzflächen zu anderen Phasen.

Für reine Substanzen existiert die Flüssigphase im Temperaturbereich zwischen Schmelzpunkt und Siedepunkt bei gegebenem Druck. Beispiel: Wasser ist bei 1 atm flüssig von etwa 0 °C bis 100 °C. Oberhalb des kritischen Punkts verschwindet der Unterschied zwischen Flüssigkeit und Gas, während der Tripelpunkt eine Bedingung markiert, bei der Festkörper, Flüssigkeit und Gas gleichzeitig existieren können.

In Mischungen kann es zu mehreren Flüssigphasen kommen. Unlösliche Flüssigkeiten bilden oft zwei oder mehr immiscible Phasen nebeneinander, z. B. Öl und Wasser. In löslichen Systemen existieren eine oder mehrere Flüssigphasen als Lösung; es können Liquid-Liquid-Phasenfelder auftreten, die durch Phasengrenzen und Binodale beschrieben werden.

Phasen-diagramme veranschaulichen das Gleichgewicht zwischen Komponenten und Phasen in Abhängigkeit von Temperatur, Druck und Zusammensetzung. Die Gibbs-Phasenregel F = C − P + 2 bestimmt die Freiheitsgrade eines Systems (C = Komponenten, P = Phasen). In einfachen zweistoffigen Systemen helfen die Phasengrenzen beim Verständnis von Mischbarkeit, Sieden und Löslichkeiten.

Eigenschaften von Flüssigphasen umfassen Grenzflächenspannung, Viskosität, Dichte und Reaktionsfähigkeit. Anwendungen finden sich in Lösungsmittelsystemen, Extraktion, Emulsionen, Polymerverarbeitung sowie in der Chemie- und Verfahrenstechnik. Flüssigphasen spielen eine zentrale Rolle in Natur, Technik und Industrie.