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chemie artikel (Interpretation und charakterisierung)

Ermittlung der molaren masse nach victor meyer


1. Atom
2. Erdöl



Versuchsaufbau und Prinzip: Die links stehende Apparatur nach

Victor Meyer besteht aus einem

Verdampfungsrohr in einem

Mantelgefäß mit siedender Heizflüssigkeit.

An das Verdampfungsrohr

ist ein Gasmeßrohr mit Wasser

als Sperrmedium angebracht.

Abbildung 3

Das Prinzip dieser Methode der Molmassenbestimmung liegt darin, daß die Probe

mittels Wägegefäß, das an einem Glasstab befestigt ist, in das Verdampfungsrohr

gebracht. Anschließend wird das Wägegefäß zertrümmert. Die Probe wird durch die

Heizflüssigkeit zum sieden gebracht. Es muß also die Temperatur der Heizflüssigkeit

höher sein als der Siedepunkt der Probe. Der entstehende Dampf verdrängt jetzt im

Gasmeßrohr das Wasser, wodurch das Wasser in der pneumatischen Wanne steigt.

Auswertung

Mit Hilfe der allgemeinen Gasgleichung wird aus dem gemessenen Volumen und der

Masse der Probe die molare Masse berechnet:

T R n V p キ キ = キ ( ) 1

T R

V p

n Gas





= . (allgemeine Gasgleichung)

( ) 2

n

m

M =

- 14 -

Gleichung (1) ergibt eingesetzt in (2):

( ) 3

Gas V p

T R m

M



キ キ =

R: universelle Gaskonstante; T: absolute Temperatur (T = 296,15 K)

p: Druck des Gases; VGas: Volumen des Dampfes bzw. Volumen an verdrängter

Wassermenge;

・Berechnung des Gasdrucks p(Gas):

Der Luftdruck p(Luft), der auf die Wasseroberfläche wirkt, ist im Gleichgewichtsfall

gleich der Summe aus Partialdruck des Gases p(Gas), Sättigungsdampfdruck des

Wassers im Gasmeßrohr p(H2O-Dampf) sowie dem Druck der Wassersäule p(H2OSäule):

( ) ( ) ( ) Säule O H p Dampf O H p Gas p Luft p - + - + = 2 2 ) (

( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 4 2 2 Säule O H p Dampf O H p Luft p Gas p - - - - =

・Der Luftdruck p(Luft) wird am Barometer abgelesen;

・Ermittlung des Sättigungsdampfdrucks des Wasser aus Tabellen;

・Berchnung des Drucks der Wassersäule:

( )

A

g m

p

キ = Säule - O H2 m: Masse; g: Erdbeschleuinigung (g = 9,81m.s-2);

A: Querschnittsfläche der Säule;

p キ = d A mit ; d: Durchmesser der Wassersäule

( ) ( ) ( )

p

.



キ キ

= -

d

g O H V O H

Säule O H p 2 2

2 ; .: Dichte des Wassers;

( ) h d O H V mit キ キ = p 2 ; h:Höhe derH2

O-Säule

( ) ( )

p

p .



キ キ キ キ

= -

d

g h d O H

Säule O H p 2

2 ;

Also:

( ) ( ) ()5 2 2 g h O H O H p キ キ = . Der Druck der Wassersäule ist demnach

unabhängig vom Durchmesser der Wassersäule !

- 15 -

・Gleichung (5) in (4) ergibt:

( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 6 2 2 g h O H Dampf O H p Luft p Gas p キ キ - - - = .

・Gleichung (6) in (3) eingesetzt ergibt schließlich:

( ) ( ) ( ) ( )( ) 7

2 2 Gas V g h O H Dampf O H p Luft p

T R m

M

キ キ キ - - -

キ キ =

.

Falls es sich bei der Probe um eine Flüssigkeit handelt, die leicht verdampft und

deshalb ihre Masse nicht mit einer Waage ermittelt werden kann, dann ist es

möglich, die molare Masse über die Dichte . der Probe zu berechnen:

( ) ( ) ( ) ( )( ) 8

2 2 Gas V g h O H Dampf O H p Luft p

T R V

M

キ キ キ - - -

キ キ キ =

.

.

・Um die molare Masse der Probe zu berechnen, müssen nur noch folgende Größen

gemessen werden beziehungsweise bestimmt werden:

・die Masse m für die Gleichung (7) beziehungsweise das Volumen V der Probe

und deren Dichte . für Gleichung (8),

・die Zimmertemperatur T

・der Luftdruck p(Luft) (kann vom Barometer abgelesen werden) und

・die Höhe h der Wassersäule müssen gemessen werden;

・der Dampfsättigungsdruck des Wassers wird aus einer Tabelle bestimmt: dieser

ist von der Raumtemperatur abhängig,

・Folgende Größen sind konstant:

・Dichte des Wassers: ( ) 3 2 998 , 0

cm

g

O H = .

・Universelle Gaskonstante:

K mol

l bar

R



キ = 0831 , 0

・Erdbeschleunigung:

kg

N

g 81 , 9 =

Die folgende Tabelle zeigt die molare Masse M von Methanol (.=0,971 g/cm-3):

.(CH3OH) V(CH3OH) T p(Luft) p(H2O-Dampf) h p(H2O-Säule) VGas M

in g/cm3 in cm3 in K in bar in bar in cm in bar in l in g/mol

0,971 0,10 299 1,015 0,02982 8,7 0,08518 0,0685 39,1

p(Gas) = p(Luft)- p(H2O-Dampf)- p(H2O-Säule) = 1,015bar- 0,02982bar- 0,08518bar=

= 0,900bar

Die molare Masse M = 39 g/mol ist um 5 g/mol vom exakten Wert von 32 g/mol

entfernt.

Aufgrund diverser Probleme mit der Apparatur gelang mir nur ein Versuchsdurchgang:

- 16 -

In das Verdampfungsrohr floß bei jedem Durchgang Wasser aus dem Wasserbehälter,

über welchem das Gasmeßrohr befestigt ist. Dies kam dadurch zustande, daß sich die

Luft im Verdampfungsrohr beim Abkühlen beziehungsweise bei einer Unterbrechung

der Erhitzung der Heizflüssigkeit sehr stark zusammenzog und daher ein Unterdruck

entstand, der dafür sorgte, daß das Wasser in das Verdampfungsgefäß floß und ich die

Apparatur erst wieder trocknen lassen mußte.

Eine Fehlerquelle bei diesem Versuch bestand auch darin, daß mir keine Wägegefäß zur

Verfügung stand, welches man im Verdampfungsrohr zertrümmert. Vielmehr mußte ich

das Methanol mit einer Pipette in die obere Öffnung geben. Da das ganze Gefäß schon

erwärmt war, verdampfte wohl ein Teil des Methanols sofort und verdrängte Luft,

welche in dem Zeitraum zwischen Einbringen des Alkohols und Schließen des oberen

Korkens die Apparatur ungehindert verlassen konnte und dadurch das Ergebnis deutlich

verfälschte.

Anmerkung: Die Molmassenbestimmung mittels Gaswägekugel eignet sich nur für

gasförmige Stoffe, bei leicht verdampfbaren flüssigen oder unzersetzt verdampfbaren

festen Stoffen eignet sich hingegen die Bestimmung nach Victor Meyer.

 
 




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