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Biochemie - Heinrich-Heine

1. 102 WEITERF HRENDE LITERATUR eege ee 102 VERSUCH ADSORPTION AN FESTER GRENZFL CHE eene 103 4 AUFGABENSTELLUN G 103 THEORET SCHE GRUNDLAGEN Reegele edel Ee 103 VERSUCHSDURCHF HRUNG ur edel Ee ee RRE EE Eed 105 VERSUCHSAUSWERTUNG 106 STICHWORTE UND KONTROLLFRAGEN F R DAS ARBEITSPL AT ZOPSPRACH 107 WEITERF HRENDE LITERATUR edd Eddie 107 VERSUCH K4 VISKOSIMETRIE ussssossnssssnssnsnssnssnsnssnssnsnnsnssnsnnsnssnsnnsnssnsnnsnssnsnnsnssnsnnsnssnsnnsnssnsnnsnnsnsnnsnnee 108 AUFGABENSTELLUNG st Ehe 108 THEORETISCHEGRUNDLAGEN vH BEE Eeer 108 Viskosit t Ee Seege e AE 108 Visk s t reiner Fl ssigkeiten 2 2 2 En 111 Temperaturabh ngigkeit der Viskosit t 111 Nicht Newi nsche Kl ssigkeiten 2 2 20 111 Verfahren zur 1 113 Das Ka llk rpervisk simeter 2 2 2 2 Banana EHER Ren engen 113 VERSUCHSD
2. 17 Chemische Interferenz onia ternon hassen nieht ir Br Re a 18 STICHWORTE UND KONTROLLFRAGEN F R DAS ARBEITSPLATZOGPSPRACH 18 VERSUCH S2 LASER RAMAN SPEKTROSKOPTE usss2ussnsnsonssnenssnssnsnnsnennsnnsnssnsnnsnsnnenssnssnsnnsnssnsnnsnnsnse 19 AUFGABENSTELLUNG u Geil neh seen e eege 19 THEORETISCHE GRUNDLAGEN jenes Skins Ee ARA skills 19 Symmetrie und Auswahlregeln f r Raman und 5 2 00 20 RE 21 Koener E De EE 22 5 23 23 25 UNE 25 STICHWORTE UND KONTROLLFRAGEN F R DAS ARBEITSPLATZOGPSPRACH 26 WEITERF HRENDE LITERATUR SEENEN 26 VERSUCH S3 IR SPEKTROSKOPIE ussssssnssssnssnsnssnssnsnnsnssnsnnsnsnnenssnsnnsnnsnsnnsnnsnssnsnnsnsnnsnnsnssnsnnsnssnsnnsnssnee 27 AUFGABENSTELLUNG EE Ee 27 THEORETISCHE GRUNDLAGEN rnia tenn Eeer ee isn 27 E 27
3. 125 Stichworte und Kontrollfragen f r das Arbeitsplatzgespr ch 1 Hauptsatz Definitionen Arbeit Innere Energie und W rme Regel von DULONG PETIT Thermometerausf hrungen W rmekapazit t von idealen Gasen und Festk rpern Definitionen Volumenarbeit Enthalpie und W rmekapazit t Nennen Sie zwei Definitionen des ersten Hauptsatzes Warum ist der Rotationsfreiheitsgrad thermisch bei RT nicht anregbar Literatur 1 Barrow Physikalische Chemie 1984 Kap 11 1 11 4 11 8 Kap 14 2 2 Wedler Lehrbuch der Physikalischen Chemie 1982 1 1 Kap 4 2 Antestat 126 Versuch 2 L sungsenthalpie Aufgabenstellung 1 Bestimmung der integralen molaren L sungsenthalpie eines Salzes KNO als Funk tion des Molzahlverh ltnisses Index 1 H20 Index 2 Salz Graphische Ermittlung und Darstellung der differentiellen molaren L sungs und Ver d nnungsenthalpie des Salzes f r die angegebenen Molzahlverh ltnisse Theoretische Grundlagen Die Gesamtenthalpie H einer L sung setzt sich additiv aus den Enthalpien des L sungsmittels h und des gel sten Stoffes h2 in der L sung zusammen Dabei handelt es sich jedoch um partielle molare Enthalpien deren Absolutgr en zun chst nicht bekannt sind tn7hy 1 oH AE 2 dn n T p Hierbei entspricht n der Anzahl Mole des L sungsmittel und der Gesamtmolzahl Salz
4. amp IF Ionenf nger Bi Gr D L i Ionenstrom Uk U 1 Elektronenstrom 50 V 200 V Abbildung 5 Schematischer Aufbau eines Ionivacs Die Elektronen werden im elektrischen Feld Abb 5 beschleunigt und nehmen aus dem Feld gen gend Energie auf um das Gas in dem sich das Elektrodensystem befindet zu ionisieren Die gebildeten positiven Gasionen gelangen auf den bez glich der Kathode negativen Ionen 90 f nger und geben hier ihre Ladung ab Der dadurch entstehende Ionenstrom ist ein Ma f r die Gasdichte und damit f r den Gasdruck Die Elektrodenanordnung des im Versuch ver wendeten 5 einem Ionisationsvakuummeter f r Dr cke bis 10 mbar ist in Abb 6 schematisch dargestellt Um die Messung von Dr cken bis zu 1 mbar zu erm glichen Hoch druckionisationsmanometer mu die Kathode gegen relativ hohen Sauerstoffdruck resistent sein Sie besteht deswegen aus einem Iridiumb ndchen das mit Yttriumoxid berzogen ist Bis vor ca 10 Jahren wurde Thoriumoxid benutzt das heute aus Strahlenschutzgr nden nicht mehr verwendet wird GK Gl hkathode A Spiralanode IF Ionenf nger Abbildung 6 Querschnitt des im Versuch verwendeten Ionivacs Aufgrund der unterschiedlichen Ionisierungswahrscheinlichkeiten der einzelnen Gase ist auch die Druckanzeige des Ionivac gasartabh ngig die Skalenangaben des Anzeigeinstrumentes gelten f r Stickstoff Eine Alternative zum lonivac stel
5. 30 Rotation Schwingungs IR spektren sinnini i 30 VERSUCHSDURCHF HRUNG EES 32 VERSUCHSAUSWERTUNG 33 STICHWORTE UND KONTROLLFRAGEN F R DAS 7 36 WEIMERFUHRENDE LITERATUR 37 VERSUCH S4 UV SPEKTREN UND PK WERTE eesssossnssssnssnsnssnssnenssnssnsnnsnsnnsnnsnssnsnnsnsnnsnnsnssnsnnsnssnsnnsnssnse 38 ETH ERSTEN eene eege eebe Sieg 38 8 GRUND A C N 38 Elektromagnetisehe Strahlung nirien are e E E E A A a E ni 38 Absorptionz E 39 Lambert Beersches Gesetz 2 R E E 39 Massenwirkungsgesetz pK Wert Henderson Hasselbalch Gleichung 40 Aufbau eines UV Spektrom terS E 42 VERSUCHSDURCHR HRUNG u a nn E E 42 Bedienung des Spebroalpbotouteterg 43 Rn 43 STICHWORTE UND KONTROLLFRAGEN F R DAS ARBEITSPLATZOGPSPRACH 45 WEITERF HRENDE LITERATUR oeo T ia us SERA eet 45 VERSUCH S5 MASSENSPEKTROSKOPTE u sus0ssussasnssnssnsnssnssns
6. wenn die Funktion das Ergeb nis ist anderenfalls kann Am bzw Ac im Sinne einer Standardabweichung des Mittelwertes in der Fehlerrechnung weiterverwendet werden Weiterf hrende Literatur Calker Kleinhan Physikalisches Kurspraktikum f r Mediziner und Naturwis senschaftler 3 Auflage Stuttgart New York Schattauer Verlag 1989 25 Hering Martin Stohrer Physik f r Ingenieure 3 verb Auflage D sseldorf VDI Verlag 1989 3 K ster Thiel Rechentafeln f r die Chemische Analytik 103 Auflage Berlin New York de Gruyter Verlag 1985 188 Index Absorbanz 9 10 14 Absorptionskoeffizient 9 Adsorbat 104 Adsorbens 104 105 Adsorptionsisotherme 104 Aktivit t 40 41 144 149 162 Aktivit tskoeffizienten 47 144 146 157 Anti Stokes 19 20 26 quivalentleitf higkeit 150 151 asymmetrische Kreisel 27 Atomabsorptionsspektroskopie 9 17 Auswahlregeln 31 Bezugselektrode 157 Chemisorption 104 Coumarin 120 175 DEBYE H CKEL Gleichung 146 149 157 Depolarisation 21 22 26 Depolarisationsgrad 21 Desorption 104 Destillation 47 Diffusion 166 Diffusionspotentiale 157 Dilatanz 113 Dipolmoment 19 21 26 30 Dissoziationsgrad 151 152 153 Dissoziationskonstante 144 150 154 157 Drehimpuls 31 Druckmessung 83 90 93 95 elektromotorische Kraft 157 Extinktionskoeffizient 39 Fallk rperviskosimeter 114 Fluoreszenz 163 Fluoreszenzl schung 163 Freundlich Isotherme 10
7. 16 16 4 Durch die Messung der Temperaturabh ngigkeit des pK Werts k nnen durch Anwendung der VAN T HOFFSCHEN Gleichung und der GIBBS HELMHOLTZ Gleichung RT In K AH TAS 6 die Standardenthalpie und die Standardentropie AS f r die Dissoziation der schwachen S ure erhalten werden 0 0 AS 6 pK 2 303 2 303 R F2 Woher kommt der Faktor 2 303 in Gleichung 6 Notieren Sie ihre Antwort hier Zur Bestimmung des pK Werts wird die Temperaturabh ngigkeit des pH Werts einer mit NaOH halbneutralisierten Essigs urel sung d h c Ich Ausgangskonzentrationen vor Reaktion 1 gemessen Nach der Einstellung des Dissoziationsgleichgewichts gem Reaktion 1 gilt 0 Ron 7 0 0 Die Konzentration zu einem bestimmten Zeitpunkt ist die Ausgangskonzentration 8 4 Ss 2 0 5 SE minus dem dissoziierten Anteil Entsprechend ist die Konzentration von A in der 3 halbneutralisierten Essigs urel sung plus dem dissoziierten Anteil von HA d h c g 3 und 62 werden aus den Konzentrationen der Ausgangsl sungen berechnet c l t sich 3 aus dem pH Wert unter Verwendung von Gleichung 8 berechnen 107 8 144 Die Aktivit tskoeffizienten f und f lassen sich mit der DEBYE H CKEL Gleichung 9 be rechnen wenn die Ionenst rke I bek
8. FEHLER TEXTMARKE NICHT DEFINIERT AUSWERTUNG af sis FEHLER TEXTMARKE NICHT DEFINIERT STICHWORTE UND KONTROLLFRAGEN F R DAS ARBEITSPLATZGESPR CHFEHLER TEXTMARKE NICHT DEFINIERT WEITERF HRENDE LITERATUR FEHLER TEXTMARKE NICHT DEFINIERT VERSUCH 5 12 FEHLER TEXTMARKE NICHT DEFINIERT UFGABENSTEELUNG 2a anerkennt FEHLER TEXTMARKE NICHT DEFINIERT THEORETISCHE GRUNDLAGEN FEHLER TEXTMARKE NICHT DEFINIERT VERSUCHSAUFBAU UND VERSUCHSDURCHF HRUNG FEHLER TEXTMARKE NICHT DEFINIERT AUSWERTUNG stiefel abe FEHLER TEXTMARKE NICHT DEFINIERT STICHWORTE UND KONTROLLFRAGEN F R DAS ARBEITSPLATZGESPR CHFEHLER TEXTMARKE NICHT DEFINIERT WEITERF HRENDE LITERATUR FEHLER TEXTMARKE NICHT DEFINIERT VERSUCH 6 NERNST SCHE FEHLER TEXTMARKE NICHT DEFINIERT FEHLER TEXTMARKE NICHT DEFINIERT THEORETISCHE GRUNDLAGEN 2 FEHLER TEXTMARKE NICHT DEFINIERT VERSUCHSDURCHF HRUNG UND 8 FEHLER TEXTMARKE NICHT DEFINIERT Bestimmung der 1 amp Fehler Textmarke nicht definiert Bestimmung der Temperaturabh ngigkeit Fehler Textmarke nicht definiert STICHWORTE UND KONTROLL
9. nonas 82 AUFGABENSTELLUNG dee eege Geh ier ees 82 THEORETISCHE GRUNDLAGEN Ee Ee 82 Erzeug ng niedriger Dr cke ea 82 Funktionsprinzip der ldrehschieberpumpe 83 Funktionsprinzip der ldiff stonspumpe anna 87 Funktionsprinzip Turbomolekularpumpe 88 Messung von Gasdr cken uu u senesignnsannsenmin sank anal ensure 89 Gasartabh ngigkeit der 1 89 90 90 EE TE EE 92 VERSUEHSBURCHFUHRUNG ele ee a 94 AUSWERTUNG TEE 95 STICHWORTE UND KONTROLLFRAGEN F R DAS ARBEITSPLATZOGPSPRACH 96 VERSUCH K2 KINETIK DER HYDROLYSE VON MALACHITGR N eusussnssnssnssnsensensensensensensensensensen 97 AUFGABENSTELLUNG 4 223 BB ESS RE ne ee dee Dieren DEE Ze EA 97 THEORETISCHE GRUNDLAGEN nenn geliehen Ee EE 97 VERSUCHSDURCHF HRUNG sin EE 101 Aufbau TEE 101 Aufnahme der Extinktions nderung 101 AE A ALE 101 STICHWORTE UND KONTROLLFRAGEN F R DAS ARBEITSPL AT ZOPSPRACH 102 SICHERHEITSHINWEISE UND
10. Bei 400 nm wird die Auswertung nach dem Tangentenverfahren und dem log arithmischen Henderson Hasselbach HH Verfahren gemacht und bei 320 nm nach dem linearen HH Al Beim Tangentenverfahren wird die gemessene Extinktion gegen den pH Wert von pH2 bis pH12 aufgetragen An die sigmoide Kurve werden zwei parallele Tangenten angelegt Eine Mittelparallele zwischen den beiden Tangenten schneidet dann die Kurve am Wert E E gem gem 2 Bei dem log HH Verfahren wird der Ausdruck gegen den pH Wert aufgetragen Der Schnittpunkt mit der x Achse beschreibt hierbei den Wert g on ist der Extinktionswert der protonierten Form die man dem Wert bei pH2 entnehmen kann und 410 die der deprotonierten Form und somit dem Wert bei 12 entspricht 2 Erstellen Sie mit Excel eine Tabelle und lasse einen Graphen zeichnen erstelle eine Re gressionsgrade Trendlinie mit Bestimmtheitsma und Geradengleichung und errechne dar ber den Schnittpunkt mit der x Achse F r die Auswertung nach dem linearen HH Verfahren tr gt man den Ausdruck e amp 107 gegen die gemessenen Extinktion auf Excel 5 SCH 8 gem Mit Hilfe der Geradengleichung der Trendlinie mit Regressionwerten abbilden kann man nun den pK Wert bestimmen K entspricht der Steigung der Geraden 44 Beenden der Messungen Nachdem alle Spektren gemessen worden und alle Ausdrucke angefertigt und in Ordnung
11. 443 nm Verd nnungs faktor C 120 Anschlie end reinigen Sie die K vette mit Wasser Aceton und trocknen sie in einer Tisch zentrifuge 179 Experiment 4 Stern Volmer L schexperimente mit Thymidin Messung 6 Messung der Fluoreszenzintensit t f r die unter 1 2 berechnete Konzentrati onsreihe mit T als L scher Experiment Punkt cwa gt 360 nm Agm 443 nm Gesamtzugabe Gesamtvolumen Quencherkonz Verd nnungs 2 mM faktor C 120 4 Fluoreszenzlebensdauersimluation Das TCSPC Time Correlated Single Photon Counting simulation light Programm simu liert die Messung des Abklingens der Fluoreszenz Mittels Gleichung 4 sollen Sie die Le bensdauer berechnen Dazu wird eine Simulation gestartet und als Text Datei gespeichert Zur Auswertung Aufzutragen ist die Z hlrate gegen die Zeit berf hren Sie anschlie end den Graphen in eine lineare Form wobei Sie die ersten 20 Werte nicht ber cksichtigen Durch anlegen einer Ausgleichsgerade k nnen Sie ermitteln 180 5 Auswertung Analyse der Experimente 3 und 4 5 1 _ Intensit ten korrigieren Stern Volmer Auftragung Von den gemessenen Spektren ist das Spektrum ohne Farbstoff d h Pufferspektrum bzw L scher Pufferspektrum als Offset zu subtrahieren bei den Punktmessungen der entspre chende Messwert f r den Puffer abzuziehen Frorrigiert F gemessen 2 Bei der Herstellung der Konzentrationsreih
12. 10 j l Somit ergibt sich die Fluoreszenzquantenausbeute eines unbeeinflussten Fluoreszenz farbstoffs aus dem Verh ltnis der strahlenden Relaxation Ke zu der Gesamtsumme aus strahlungslose Relaxation und k sc intersystem crossing Anschaulich entspricht dem Verh ltnis der emittierten Photonen zu dem vom System insgesamt aufgenommenen Pho tonen k _k _ emittierte Photonen E tbe tbe ko absorbierte Photonen 11 Wenn nur der S Zustand durch eine Sto l schung unter tempor rer Komplexbildung gel scht wird dies als dynamische L schung bezeichnet In dem typischen Stern Volmer L schexperiment zur Bestimmung der dynamischen L schkonstanten ist es besonders sicher die Lebensdauer Abh ngigkeit der L schmolek lkonzentration zu messen und zur Eliminierung der Systemparameter auf die Lebensdauer des unbeeinflussten Farbstoffs zu normieren So wird eine Form der Stern Volmer Gleichung Gl 12 wird durch Kombina 168 tion der Definitionsgleichungen 3 und 5b erhalten To Ss ko k 10 T 0 1 k rlo 12 wobei Kar X To Die Stern Volmer Konstante f r dynamische L schung entspricht der Geradenstei gung bei der Auftragung gegen Ein Stern Volmer Experiment kann ebenso durch Messung der Fluoreszenzintensit ten Fo Fluoreszenzintensit t ohne L schmolek le und Fluoreszenzintensit t F Fluoreszen
13. 241 le f 4 gd 14 1 mit A 0 509 Konstante Zahlenwert f r w rige L sungen bei 25 C 2 Ladungszahl des Ions I Ionenst rke mol kg berechnet vergleichen Sie dazu mit dem Versuch Dissoziationskonstante Aus der gemessenen Zellspannung l t sich die freie Reaktionsenthalpie der Zellreaktion nach AG z F E 5 z Anzahl der bei der Zellreaktion umgesetzten Elektronen 156 und aus der Temperaturabh ngigkeit der Zellspannung die Reaktionsentropie AS nach AS zF 2E 6 oT bestimmen Unter Verwendung der GIBBS HELMHOLTZ Gleichung berechnen Sie mit diesen beiden Gr en die Reaktionsenthalpie AH Versuchsaufbau 1509 2 3 Ag pt j I AgNO Magnetr hrer Die Apparatur besteht aus zwei doppelwandigen Gef en die an einen Thermostaten ange schlossen sind In einem Gef befindet sich eine Silberelektrode in 0 1 AgNO L sung als Bezugselektrode in dem anderen eine Platinelektrode in einer L sung die K Fe CN und K Fe CN enth lt Diese L sung wird zur besseren Durchmischung mit einem Magnetr h rer ger hrt Beide Gef e werden ber eine Salzbr cke ges KNO L sung miteinander ver bunden Die Zellspannung wird mit einem Digitalmultimeter gemessen Versuchsdurchf hrung und Auswertung Bestimmung der Konzentrationsabh ngigkeit Die Temperatur im Me gef wird mit einem Thermostaten bei 25 C gehalten Begi
14. ohne L schmolek le ergibt sich aus der Summe der bisher diskutierten Desaktivierungsprozesse mit der summarischen Ge schwindigkeitskonstanten 1_ 1 ko k kc Kise To 3 Dabei stellt tu die Zeit dar in der die Fluoreszenzintensit t F t entsprechend 4 auf lie abgefallen ist P 0 7 4 Innerhalb dieser Zeit ist der angeregte Fluorophor M ein Reportermolek l f r seine n here Umgebung mit der spezifische Wechselwirkungen stattfinden wobei nur Prozesse mit einer Geschwindigkeit in der gleichen Gr enordnung wie und nicht wesentlich langsamere Pro zesse erfasst werden k nnen Dies ist nur m glich weil das elektronisch angeregte Molek l andere Reaktivit tseigenschaften als das Grundzustandsmolek l hat d h S ure bzw Basen konstanten und die Redoxpotentiale ndern sich Die Gleichgewichtspfeile sollen die Rever sibilit t der L schreaktion zeigen kr S MO 0 Abb Bimolekulare Reaktion eines angeregten Farbstoffs M unter Ber cksichtigung der Diffusion Auf diese Weise sind jetzt Reaktionen durch die Photoaktivierung m glich die im Grundzu stand nicht ablaufen k nnen Bei intermolekularen bimolekularen L schexperimenten hei t dies dass mit einer diffusionskontrollierten maximalen Geschwindigkeitskonstante in Wasser von circa 6 10 5 Begegnungskomplexe zur Einleitung von Reaktionen gebil det werden Die L schgesc
15. 28 drehenden starren K rpers ist Null l t sich mit Hilfe des quantenmechanischen Korrespon denzprinzips der Hamiltonoperator ermitteln Hierzu werden die Tr gheitsmomente durch die Drehimpulse um die entsprechenden Achsen ersetzt J Jos und die Transformation der klassischen Drehimpulse in die Operatoren entsprechend dem Korrespondenzprinzip durchge f hrt I 1 IL e E 9 Da die berg nge zwischen den Rotationsniveaus blicherweise nicht als Energiedifferenzen in Joule ausgedr ckt werden sondern als Frequenzen in Wellenzahlen werden die Rotations konstanten A B und C eingef hrt die folgenderma en mit den Tr gheitsmomenten zusam menh ngen h h h esch SB C 10 8 Sach 8 1 KI Die Rotationskonstanten werden je nach Definition des Hamiltonoperators 9 in Hz J oder Wellenzahlen angegeben Die Beziehungen zwischen ihnen lauten h B Hz 87 I h B J 11 87 I h d d 87 cl Gleichung 10 nimmt mit Rotationskonstanten in Einheiten von em folgende Form an 47 A A H AAB IO 12 hc Bei einem linearen Kreisel existiert nur ein einziges Tr gheitsmoment senkrecht zur Mole k lachse F r den Hamiltonoperator ergibt sich 2 4 571 13 be Die Wellenfunktionen zur Beschreibung der Rotation sind die Kugelfl chenfunktionen Le 8 9 die aus der Behandlung der Dreh
16. Korrelationskoeffizient 55 Stichworte und Kontrollfragen f r das Arbeitsplatzgespr ch Gaschromatographie statisches Trennstufenmodell van Deemter Gleichung Herrington Gleichung Retentionszeiten Aufbau eines Gaschromatographen S ulen Detektoren GC MS Kopplung Massenspektroskopie Messprinzip Fragmentierung Molek lpeak Aufbau eines Massenspektrometer Paul Falle Quadrupol weitere Typen Chemikalien und Entsorgung n Pentan n Hexan n Heptan n Oktan n Nonan n Dekan leichtentz ndlich R 11 S 9 16 29 33 gesundheitssch dlich leichtentz ndlich R 11 38 48 20 51 53 62 65 67 S 9 16 29 33 36 37 61 62 leichtentz ndlich R 11 S 9 16 23 29 33 gesundheitssch dlich leichtentz ndlich R 11 38 50 53 65 67 S 9 16 29 33 60 61 62 R 10 S 23 24 25 reizend R 10 36 37 38 S 26 36 Entsorgung L sungsmittelkanne A nicht mit Wasser mischbar Weiterf hrende Literatur Gaschromatographie 1 W Gottwald GC f r Anwender Weinheim 1994 2 G Schomburg Gaschromatographie 2 Aufl Weinheim 1987 Massenspektroskopie 3 Budzikiewicz Massenspektrometrie 3 Aufl Weinheim 1992 4 D Skoog J J Leary Principles of Instrumental Analysis 4 ed Fort Worth 1994 Seiten 420 461 Antestat 56 Versuch 856 Stern Gerlach Experiment Aufgabenstellung I Es soll die Intensit tsverteilung eines Kaliumatomstrahls in Abh ngigkeit von ver
17. und eben falls Die einzigen Schwingungen die raman und infrarotaktiv sind haben T gt Symmetrie Diese Schwingungen sind 3 fach entartet Sie sind auch die einzigen infrarotaktiven Schwin gungen Die 3N 6 Schwingungen verteilen sich auf eine nicht entartete A Schwingung auf eine zweifach entartete E Schwingung und auf zwei dreifach entartete T gt Schwingungen Vergleicht man verschiedene Punktgruppen miteinander so stellt man fest da sich in Punkt gruppen welche die Inversion als Symmetrieoperation enthalten IR und Ramanaktivit t aus schlie en V1 Beschreiben Sie die Normalschwingungen des CC V2 Was ist der experimentelle Unterschied zwischen IR und Ramanspektroskopie Depolarisation Wenn das Licht das auf die fl ssige Probe trifft durch einen Polarisator polarisiert ist kann man die Ramanstreustrahlung durch einen Analysator betrachten der entweder senkrecht oder parallel zum Polarisator ausgerichtet ist Abbildung 2 Die Intensit t des Streulichtes das in derselben Ebene wie die Anregungsstrahlung polarisiert ist nennen wir die Intensit t des senkrecht polarisierten Streulichts I Als Depolarisationsgrad bezeichnet man das Verh lt nis 1 Depolarisierte Banden besitzen einen Polarisationsgrad von 3 4 polarisierte Banden 0 lt lt 3 4 Polarisierte Banden stammen ausschlie lich von Schwingungen der total symmetrischen Darstellung in der jeweiligen Punktgruppe 21 Perpendicu
18. E ges Eses Eio F r die Bestimmung des pK Wertes ergibt sich die Henderson Hasselbalch Gleichung durch Kombination der Gleichung 8 mit dem Lambert Beerschen Gesetz 3 9 E ges Ar 41 Aufbau eines UV Spektrometers Folgende Abbildung zeigt den schematischen Aufbau eines Zweistrahlspektrometers Abb 3 Zweistrahlspektormeter Q Strahlungsquelle M Monochromator aus Prisma oder Gitter 2 Zerlegung zwei Strahleng nge rotierender Spiegel Mk mit Probensubstanz Vergleichsk vette D Detektor 5 Schreiber Bei der Absorptionsmessung an L sungen wird die Lichtschw chung von Licht einer Wel lenl nge in einer Me k vette relativ zu einer Vergleichsk vette gemessen Tr gt man die Ex tinktion als Funktion der Wellenl nge graphisch auf so erh lt man ein Absorptionsspektrum Versuchsdurchf hrung Es werden zehn Spektren einer p Nitrophenol L sung Ausgangskonzentration 2 68 107 mol l aufgenommen jeweils mit einer Konzentration von 5 36 107 mol l Zun chst werden drei Spektren aufgenommen in Wasser 0 01m pH 2 und 0 01m NaOH 12 Hierzu wurden jeweils 1 ml Probe in einem Messkolben auf 50 ml L sungsmittel aufgef llt Anschlie end wurden sieben Pufferl sungen hergestellt im pH Bereich von 6 6 bis 7 8 in 0 2 pH Schritten Die Pufferl sungen bestanden aus Kaliumdihydrogenphosphat und Natronlaug
19. V Skizzieren und diskutieren Sie das T t Diagramm f r folgenden Proze Bei konstanter Heizleistung wird eine Substanz unter isobaren Bedingungen erhitzt Bei Tschmeiz und bei Tsiege Kommt es zu den entsprechenden Phasenumwandlungen V6 Skizzieren Sie das AH T Diagramm f r den o a Proze Versuchsdurchf hrung Heizung Un 14 7 b Rreiz 18 4 Q 4 Die erste Messung wird bei Raumtemperatur durchgef hrt Dazu wird der Kupfer block komplett aus dem Dewar Gef herausgezogen und die Widerstandswerte von Innen und Au entemperaturf hler notiert und mit den Werten aus der Eichkurve ver glichen 5 F r jede Einzelmessung ist wie folgt vorzugehen Zun chst den Absolutwert des Spannungswertes mit dem Computer aufzeichnen dann Umschalten in den Diffe renzmodus mit Verst rkung Aufnahme einer Vorperiode von mindestens vier Minu ten Dauer linearer Kurvenzug An der Schaltuhr 10 s oder 60 s Heiztakt anw hlen Durch Dr cken der Start Taste wird der Block f r die gew hlte Zeit aufgeheizt Da bei ist zu beachten dass der Me bereich des Digitalmultimters nicht berschritten wird Nach Aufnahme der jeweiligen Nachperiode ebenfalls 4 min ist die Messung bei T beendet 6 Nach der ersten Messung bei Raumtemperatur werden etwa 700 ml fl ssigen Stick stoffs in das Dewar Gef eingef llt und der Metallblock vorsichtig bis zum An schlag in den Dewar abgelassen Nach Temperaturausgleich
20. V1 Beschreiben sie stichwortartig den Unterschied eines Durchlicht und eines Auflichtmikro skops hinsichtlich Strahlengang und Verwendung L ngenmessung mit dem Mikroskop Die exakte mikroskopische L ngenmessung erfolgt durch spezielle Messokulare Bei einem Messokular ist im Bereich der Zwischenbildebenen ein sogenannter Okularmikrometer auf einem ansonsten v llig transparenten Glaspl ttchen angebracht Dadurch erscheinen Mikro meter und Pr parat gleichzeitig scharf im mikroskopischen Bild Bevor man mit einem Messokular Messungen durchf hren kann muss zuerst eine Kalibrie rung mit einem Objektmikrometer erfolgen Durch diese Kalibrierung erh lt man den Mikro meterwert f r das Messokular Der Mikrometerwert gibt an wie gro der Abstand zwischen zwei Teilstrichen des Mikrometers im Pr parat ist Ein Objektmikrometer besteht aus einem 75 herk mmlichen Objekttr ger auf dem eine zumeist 1 mm lange aus 100 Teilstrichen beste hende Skala aufgebracht ist Der Abstand zwischen 2 Teilstrichen betr gt somit genau 10um Der Objektmikrometer mu f r die Kalibrierung zun chst genau wie ein Pr parat auf den Objekttisch gebracht werden Die Kalibrierung erfolgt dann nach der Fokussierung des Ob jektmikrometers durch das Okular Okularmikrometer 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Bei diesem Beispiel entsprechen 10 Teilstrichen des Okularmikrometers 4 Teilstriche des Objektmikrometers 40 um der Gesamtl nge der Mikrometerskala
21. beim Quecksilber sehr erheblichen Kapillardepression vermie den 92 Bel ftung hahn zur Pumpe 3 d Korkring Abbildung 7 McLeod Manometer ber den Bel ftungshahn l t man Hg durch ein Rohr ansteigen bis das Quecksilber im Rohr a auf einer H he mit dem geschlossenen Ende der Kapillare b steht Dadurch wird das eingelassene Gasvolumen b b auf das Volumen 7 r Ah komprimiert Kapillarradius Es gibt f r den Druck vor der Kompression V P2 V2 mit p als Druck im eingeschlossenen Kapillarvolumen der gleich der Gewichtskraft der Quecksil bers ule pro Fl cheneinheit p J Ah sein mu p Hg Dichte g Erdbeschleunigung Das Volumen B b b wird durch Auswiegen genau bestimmt Der Durchmesser der Kapil lare kann durch Auswiegen eines Quecksilberfadens genau gemessener L nge ebenfalls sehr genau ermittelt werden Das Volumen b b ist bekannt V2 l t sich aus dem Kapil lardurchmesser d und der abgelesenen H hendifferenz Ah zwischen den beiden Quecksilber niveaus bestimmen Bei Kenntnis des Volumens B b b V des Kapillardurchmessers d und damit zusammen mit der abgelesenen H hendifferenz Ah zwischen den beiden Quecksil berniveaus auch das Volumen des in der Kapillare komprimierten Gases l t sich nach dem Boyle Mariotte schen Gesetz der Druck p des Gases vor der Kompression berechnen V 1 wegen p2 pgAh
22. 1 Thixotropie bezeichnet die Eigenschaft eines nicht Newtonschen Fluids bei einer kon stanten Scherung die Viskosit t mit der zeit zu verringern Nach Aussetzung der Scherbeanspruchung wird die Ausgangsviskosit t wieder aufgebaut Das gegen s tzliche Verhalten wird Rheopexie genannt erreicht ist Beispiele Lacke Thermoplaste Mehrbereichs le Klebstoffe Diese Stoffe ha ben gleichzeitig die Tendenz viskoelastisch zu sein d h neben den beim Flie en auftreten den Schubspannungen viskoser Anteil treten auch sogenannte Normalspannungen elasti scher Anteil auf wobei ein Teil der auf das Fluid wirkenden Deformationsenergie f r re versible elastische Verformungen verbraucht wird Verfahren zur Viskosit tsmessung Das Kapillarviskosimeter Gl 3 ist die Grundlage f r die Messungen von n bzw v mit Kapillarviskosimetern Man misst die Zeit t in der ein fest vorgegebenes Volumen V durch die Kapillare flie t Setzt man Ap pgh in Gl 3 ein und ber cksichtigt Gl 2 so erh lt man f r die kinematische Visko sit t v die einfache Beziehung v C t 7 mit einer Apparatekonstanten grR 8VL 8 sollte also in erster N herung nicht von der Temperatur abh ngen VL RP Bei realen Messungen im Labor muss man noch den Energieaufwand f r die Beschleunigung der Fl ssigkeit im Einlauf der Kapillare K sowie die erh hte Reibungsarbeit in der Anlauf strecke nichtparabolisches Geschwindigkeitsprofil ber cksi
23. 6 Wechseln Sie in das Menue Analysieren gt Bandenlage und stellen Sie die Schwelle f r die Peakerkennung durch Verschieben mit der Maus ein Drucken Sie das Spektrum und die Peakpositionen durch dr cken der Taste Druck befindet sich links neben dem Spektrum aus Hier m ssen Sie keinen Druckernamen mehr angeben Versuchsauswertung Die Wellenzahl einer Linie des P oder R Zweigs kann durch die Gleichung F F B J J 1 B J wiedergegeben werden Darin beschreibt die Gr e den reinen Schwingungs bergang J die Rotationsquantenzahl des angeregten Schwingungszustandes und J die Rotationsquan tenzahl des Schwingungsgrundzustandes Stellen wir die Wellenzahlen beider Zweige ge trennt in Abh ngigkeit von den Rotationsquantenzahlen J und J dar so erhalten wir die Beziehungen f r die Frequenzen der berg nge in R Zweig und P Zweig wie in Gleichung 18 und 19 gegeben P 2B 3B B J B B J 0 i H 2B 3B B J B B Durch Differenzbildung ergeben sich folgende Gleichungen von denen eine nur B und J die andere nur von B und J abh ngt 33 2 WTA Fr 4 2 4 Die Ausdr cke und stellen Wellenzahldifferenzen der Linienpaare des R und P Zweigs dar die zu berg
24. 9 EE 3 F r Prozesse bei konstantem Volumen AU Cgesam Hierbei ist Cgesamt die W rmekapazit t des Kalorimeters Wasserwert ce und der Temperaturanstieg im Wasserbad Die W rmekapazit t wird ermittelt indem man im Kalorimeter eine Substanz mit bekannter Verbrennungsenergie verbrennt Hierzu wird Benzoes ure verwendet deren Brennwert Ho 26457 J g betr gt Bei der Mes sung ist zu beachten dass alle Einbauten eines Kalorimeters zu dessen W rmekapazit t bei tragen Zu beachten ist dass Verbrennungsenergien nach der Vorzeichenkonvention der Thermody namik negativ zu schreiben sind 136 Bei Verbrennungskalorimeter unterscheidet man zwei verschiedene Betriebsarten 1 Adiabatische Kalorimeter gr adiabatos undurchl ssig Zwischen dem Wasserbad und der Umgebung findet kein W rmeaustausch statt Die in W r me umgewandelte Verbrennungsenergie dient ausschlie lich zur Temperaturerh hung des inneren Wasserbades Sowohl im inneren Bad als auch im Au enkessel ist je ein hochemp findlicher Temperatursensor angebracht Erh ht sich im inneren Wasserbad die Temperatur so erw rmt eine Heizung den Au enkessel auf exakt dieselbe Temperatur Daher tritt keine Temperaturdifferenz zwischen innerem Kalorimetergef und Umgebung und somit auch kein W rmefluss auf 2 Isoperibole Kalorimeter gr isoperibol bei gleicher Umgebung Nach diesem Prinzip arbeitet das Praktikumskalori
25. cksprache mit dem Assistenten 3 Stelltrafo f r Detektor f r etwa 30 Sekunden auf max 18 V einstellen Danach auf etwa 12 V einstellen 4 Geregeltes Netzger t f r die Heizkammer beim Aufheizen auf max 12 V und etwa 1 A einstellen Die Temperatur kann am Thermometer Heizkammer abgelesen wer den Ist die Temperatur von 170 C fast erreicht dies dauert etwa 10 Minuten wird das Netzger t auf 5 4 und etwa 450 mA eingestellt Die Temperatur darf niemals ber 190 C liegen 5 Der Messverst rker wird mit Hilfe der Pfeiltasten auf 1 nA eingestellt 6 Vergewissern Sie sich dass der blaue Schalter korrekt eingestellt ist Position 1 1707090 TR VOLI ASZI NOS 1 g 0 t 090 IN Position 1 Position 2 Abbildung 5 Positionen des blauen Schalters 62 Messung 1 Starten Sie das Programm measure Unter Messger t finden Sie den Schrittmo tor Die Einstellungen f r die Messungen lauten wie folgt Messaufnahme konfigurieren lt 90909931 451 16093 gt Normierung X Achse Aktuelle Position Eine Motorumdrehung entspricht 0 333 mm 4 00 Normierung des Messkanals lonisationsstr ln Messkonfiguratiorr to 1 Startposition 4 mm Mess 4 Massgr e Einheit ition 11 mm Nachkommastellen 3 Aufl su
26. ist dann gleich Null Damit ergibt sich f r die Ex tinktion a v x amp d V xe d 11 Ausmultiplizieren und Umordnen f hrt zu 4 2 12 Zur Zeit t 0 ist x 0 und man erh lt F hrt man die neue Variable q3 ein 4 d v e V amp 13 bzw allgemein 43 dY VE 14 so erh lt man A Ag q 15 Die zeitliche nderung der Umsatzvariablen bzw der Extinktion betr gt 98 1d A 4o _ 1 dA _ dx 16 4 dr dt Mit dieser Gleichung k nnen f r einfache und einheitliche Reaktionen Zeitgesetze abh n gig von der Extinktion aufgestellt werden Dies wird am Beispiel der hier vorliegenden Reak tion durchgef hrt Das Zeitgesetz der Reaktion lautet dx x 17 Einsetzen von 15 und 16 f hrt zu dA gk Sek k aq 0 18 dr qa Mit 4 d e 8 amp 19 erh lt man dA 2 6 4 4 4 4 4 20 inn en da o 4 d und 4 d h das Edukt ist bei t vollst ndig umgesetzt Inte gration von 21 mit der Bedingung dass bei t 0 A ist liefert A 2 zj In kit 22 Absorbiert das Produkt nicht bei der Wellenl nge A so gilt amp 0und 0 Das f hrt zu A A In kt 23 2 0 F r den Fall e 0und 0 folgt analog A 7 cht A 4A 1 e 24 In Bestimmung der Einheitlichkeit einer Reak
27. nm 400 500 600 700 800 Abb 1 Das Spektrum der elektromagnetischen Strahlung Die Energie elektromagnetischer Strahlung kann mittels folgender Beziehungen berechnet werden h v II 1 A E Energie 1 v Frequenz Hz Wellenl nge nm Wellenzahl l nm Bei der Absorption ist die Energie des absorbierten Lichtes gleich der Energiedifferenz zwi 38 schen dem angeregten Zustand 5 und dem Grundzustand So AE E E 2 Absorption Absorptionsmethoden beruhen auf der Schw chung eines Lichtstrahls durch Elektronenanre gung von Atomen und Molek len Die Energie des eingestrahlten Lichtes mu mit der Ener giedifferenz zwischen Grundzustand und angeregtem Zustand des Teilchens bereinstimmen Resonanz Bei der Absorption von Licht aus dem UV VIS Bereich werden ausschlie lich Elektronen in u eren Orbitalen angeregt In Molek len und Komplexen kann sichtbares Licht zur Anregung von nichtbindenden Elektronen r Bindungselektronen oder d Elektronen des Zentralatoms dienen 200 400 750nm q 1 E Vakuum UV UV I Vis i d 1 A 4 EE 1 1 AR 1 1 i I 1 l m T konjug Systeme i l BCE 1 0 L L 50 10 25103 13 3 103 E Abb 2 Die verschiedenen elektronischen berg nge und ihre Lage im elektromagne t
28. ol Y minimum 0 0000 EX D Synehronous masimum 1000000 x Mode Wavelength nm Cycle mode E Smoothing Emission 0 Zero order of scans Type Savieky Golas Start Excitation slit nm 5 Time min 1 0000 Factor 5 Stop nm Emission slit nm 5 filter Emission filter 130 Mode Open EN 450 0 Em Increment nm 1000 Em Stop nm 3 Em Increment Er Scan control SA Yolts Low Medium High Manual Ge Slowest Slow Fast Fastest Survey Manual Scan rate nm min 2 11 11 Averaging time 0 1000 Data interval 1 0000 C Corrected spectra Status display Cx Status display Als letzten Schritt f hren Sie den Pre Scan des 9 Methyl Anthracens durch um zu sehen 71 mit welchen Einstellungen der Computer die Spektren aufnehmen w rde Wenn Sie nun alle Spektren aufgenommen haben speichern Sie diese in einem Excel Sheet f r die sp tere Auswertung Denken Sie daran die Spektren zu beschriften um sie sp ter den jeweiligen Parametern zuordnen zu k nnen F hren Sie nun die komplette Messung nochmals nach dem selben Schema f r TPP durch Tabelle 1 Parameter f r Absorptions und Emissions Spektren Messung Spaltbreite nm Sp
29. r das Molek l M zusammengefasst Auf Grund der Spezifit t der Beeinflussung des Fluorophors durch seine molekulare Umgebung kann der Fluorophor M als ein Reportermolek l zur Umgebungs charakterisierung genutzt werden 163 hv strahlende Relaxation k we nichtstrahlende Relaxation kyc M C gt M C intersystem crossing S BH gt MH B _ Energie Transfer z B F rster M E M G gt M Protonen Transfer z B M ist eine Base MEL SMEAR Exciplex Bildung Elektronen Transfer gekoppelter Protonen und Elektronentransfer Tabelle 1 bersicht ber die Relaxationsprozesse und Reaktionen eines Farbstoffes M im angeregten Zustand Bimolekulare L schreaktionen In der Chemie sind sehr viele Reaktionen bimolekular Diffu sionskontrollierte bimolekulare L schreaktionen mit L scher Q engl Quencher stellen Analoga zu den Grundzustandsreaktionen dar Der Proton Transfer setzt als S ure Base Reaktion das Vorhandensein acider Protonen oder basischer Akzeptorsubstituenten im Mole k l voraus Die nderung des Grundzustands pK Wertes zum pKa Wert im angeregten Zu stand kann durch den F rster Zyklus berechnet werden Der photoinduzierte Elektronentrans fer ist eine Redoxreaktion im angeregten Zustand und stellt eine sehr weit verbreitete Fluores zenzl schreaktion dar Da die Identifizierung dieses Reaktionsmechanismus aufgrund des geringen Datenmaterials an g
30. t Die Dissoziation von aromatischen Alkoholen in Wasser ist ein Beispiel f r ein protolytisches Gleichgewicht H20 H30 Aus dieser Reaktion l t sich nach dem Massenwirkungsgesetz die thermodynamische Gleichgewichtskonstante K berechnen a H O a ArO a ArOH a H O 5 Sie verwendet anstelle der Konzentrationen c in der klassischen GGK die Aktivit ten a wobei folgende Gesetzm igkeit gilt 6 Aktivit t Konzentration f Aktivit tskoeffizient F r starke Protolyte und niedrige Konzentrationen geht f 1 f r schwache Protolyte und hohe Konzentrationen geht f 0 Die Konzentration des Wassers kann als konstant angese hen werden Bezieht man diese in die Konstante ein so erh lt man den K Wert Durch Bildung des negativen dekadischen Logarithmus gelang man schlie lich zum pK Wert 40 K K a H 0 _ a H O a ArO i a ArOH PK log K eis Soa _ x a ArO ou E SS Da die Messungen mit sehr verd nnten L sungen lt 107 durchgef hrt wurden Kann man anstatt der Aktivit t auch die Konzentration einsetzen Stellt man die Gleichung nach dem pH Wert um so erh lt man die sogenannte Puffergleichung pH pK ro Die Extinktion E die bei dem Versuch gemessen wird berechnet sich nach den folgenden Gleichungen T Eat Caro Eses ES Bam C Laut
31. und welche nicht Die nutzlosen Graphen werden der weiteren Auswertung nicht ber cksichtigt Die f r die Auswertung relevanten Graphen mit Is gt 0 werden wie unter Al gegl ttet F r den Fit dieser Kurven ffnen Sie Analyse gt Impulse und Basislinie gt Anpas sung mehrerer Impulse gt Dialog ffnen Unter Impulstyp w hlen Sie Gauss und unter Anzahl der Impulse 2 Klicken Sie auf OK und folgen den Anweisungen auf dem Bildschirm Die abschlie ende Ergebnistabelle liefert Ihnen die x Werte der Maxima aus welchen Sie u berechnen Bestimmen Sie die Magnetfeldst rke B mittels 64 4 Tabelle 1 und Gleichung 10 Tabelle 1 Kalibrationswerte mit 1 A und dB dz in T m B 2 0 0 0 095 25 6 0 200 58 4 0 302 92 9 0 405 132 2 0 498 164 2 0 600 196 3 0 700 226 0 0 800 253 7 0 902 277 2 1 010 298 6 Tg SS dz e Radius des konvexen Magnetpols mit 2 5107 5 Mittels der bisher bestimmten Daten berechnen Sie und q und f hren eine graphi sche Auswertung mit q f B durch F gen Sie eine Regressionsgerade ein und er mitteln die Steigung Diese wird zur Bestimmung des Bohr schen Magnetons ben tigt 2 kzT a m 11 5 0 68 1 1 1 e m Steigung der Regressionsgeraden m T e Abstand von magnetischen Zentrum und Detektor mit 1 420 mm e L L nge der Pole mit L 7 cm 6 Vergleichen Sie den von Ih
32. waren werden der Monitor und das Spektrometer ausgeschaltet Die L sungsabf lle werden mit viel Wasser in den Ausgu gegossen Die K vetten werden mit dest Wasser gesp lt und mit dest Wasser gef llt zur ck in das Spektrometer gestellt Die Stifte werde aus dem Schreiber entfernt und zur ck in die Schublade gelegt Alle L sungs mittelkolben Pipetten Bechergl ser und alle anderen Gegenst nde Bedienungsanleitungen Arbeitsanweisungen werden dahin zur ckgelegt wo sie waren Die Arbeitsfl che ist sauber und trocken zu hinterlassen Stichworte und Kontrollfragen f r das Arbeitsplatzgespr ch Elektromagnetische Strahlung Absorption Lambert Beersches Gesetz Massenwirkungsgesetz pH und pKs Wert Henderson Hasselbalch Gleichung Aufbau eines UV Spektrometers Weiterf hrende Literatur 1 Perkampus UV VIS Spektroskopie und ihre Anwendungen Springer Verlag 2 Hesse Meier Zeeh Spektroskopische Methoden in der Chemie Thieme Verlag Stuttgart 2 erweiterte Auflage 1984 3 W Gottwald Physikalisch chemisches Praktikum Band 4 2 Auflage1990 VCH Antestat 45 Versuch S5 Massenspektroskopie Aufgabenstellung 1 Von einer homologen Reihe organischer Kohlenwasserstoffe sowie von einem Gemisch unbekannter Zusammensetzung sind Gaschromatogramme und Massenspektren aufzunehmen Anhand Gaschromatogramme ist die G ltigkeit der Herrington Formel zu zeigen Die Peaks der Massenspek
33. 2 Ah 3 93 folgt pgAhV V Vi er Vi p 4 mbar 5 1 mit p Dichte von Quecksilber bei der Me temperatur und g Erdbeschleunigung Um das Quecksilberniveau wieder abzusenken evakuiert man die Kugel G mittels der Vor pumpe Beim Ablassen des Quecksilbers mit Hilfe des zur Pumpe f hrenden Hahnes ist dar auf zu achten da der Faden in der b b m glichst wenig ruckelt Das Quecksilber mu so weit sinken da es sich deutlich unter dem Punkt C befindet Wird bei gutem Vaku um Quecksilber in der geschlossenen Kapillare gegen die Abschlusskuppe gedr ckt und da nach wieder gesenkt dann kommt es vor da sich der Meniskus in der offenen Kapillare tie fer als in der geschlossenen einstellen l t Das Quecksilber bleibt in der Kuppe haften und steht oft einige Zentimeter h her als in der Vergleichskapillare Man spricht dann von Kle bevakuum Das Entstehen eines Klebevakuums ist abh ngig von der G te des Vakuums und von der Form der Abschlu kuppe Ein Vorteil des McLeod Manometers ist wie bereits oben erw hnt die Unabh ngigkeit seiner Anzeige von der Gasart Ein Nachteil dieses Manometers ist da es keine kontinuierliche Druckanzeige liefert zu jeder Druckmessung mu das Quecksilber erneut in das Me system gepumpt werden Vorsicht ist geboten bei Anwesenheit von leicht kondensierbaren D mpfen Diese k nnen beim Kompressionsvorgang kondensie ren und die Mess
34. 4 laminare Str mung in Richtung der Rohrachse keine Turbulenz 5 zeitlich und in Str mungsrichtung auch rtlich konstante Str mung 110 Viskosit t reiner Fl ssigkeiten Die Viskosit t einer Fl ssigkeit ist unter normalen Bedingungen etwa 25 bis 75 mal gr er als die des entsprechenden Dampfes Sie nimmt mit wachsendem Druck zu und zwar umso mehr je komplexer die Molek le gebaut sind Sie vergr ert sich ebenfalls wenn in ein Mo lek l polare Gruppen eingebaut werden So ist z B die Viskosit t von Anilin C6HsNH2 etwa sechsmal gr er als die von Benzol C6H6 Auch der Austausch eines H Atoms der Methyl gruppe gegen eine Hydroxylgruppe erh ht dementsprechend die Viskosit t Z B ist die Vis kosit t von Glycerin bei 25 C etwa 340 mal so gro wie die des n Propanols CH gt CH gt CH gt OH Entsprechend dieses unterschiedlichen Verhaltens der Vis kosit t hat man schon relativ fr h die Fl ssigkeiten in polare nichtpolare und assoziierte Fl ssigkeiten eingeteilt Temperaturabh ngigkeit der Viskosit t F r gasf rmige Fluide l sst sich die Temperaturabh ngigkeit aus den Eigenschaften fu ideale Gase in guter N herung berechnen Man findet dass sich die innere Reibung mit zu nehmender Temperatur erh ht was sich auf die gr ere Anzahl der St e zwischen den Gasmolek len zur ckf hren l sst Bei reinen Fl ssigkeiten findet man dagegen dass die Vi
35. Die Enthalpie nderung beim L sen wird beschrieben durch n 0 00 n3 MI 3 wobei Hl und die Standardenthalpien bei unendlicher Verd nnung sind Gleichung 3 kann auch geschrieben werden als n2Ah3 4 mit der differentiellen Verd nnungsw rme und der differentiellen L sungsw rme Die differentiellen Verd nnungsw rme ist die Enthalpie nderung der L ung bei konstanter Menge gel stem Stoff und infinitesimal kleiner nderung dn der L sungsmittelmenge Der differentiellen L sungsw rme entspricht die Enthalpie nderung die aus der Zugabe einer infinitesimalen Menge des zu l senden Stoffs zu einer L sung mit konstanter L sungsmittel menge resultiert Wird einer L sung aus Mol L sungsmittel und nz Mol Salz eine geringe zus tzliche Menge Salz dn zugegeben und die Menge an L sungsmittel konstant gehalten so gilt dAn dn Ah dn Ah 5 127 o AHL n2 Hieraus kann die differentielle L ungsw rme als Ah definiert werden Bei schrittweiser nderung der zugegebenen Salzmenge wird die W rme nderung kalorisch ge messen und gegen An aufgetragen Extrapoliert man auf An gt 0 erh lt man aus dem Ordi natenabschnitt Ah9 erste L sungsw rme Dividiert man Gleichung 4 durch so erh lt man die integrale molare L sungsw rme AHL 2 4 D 2 n Tr gt man diese gegen Verd nnu
36. Mesomerieent halpie f r beide Formen und bilden Sie den Mittelwert Der so erhaltene Wert liegt in der Re gel h her als der experimentell ermittelte da die zus tzliche Stabilisierung des Aromaten durch die Mesomerie nicht ber cksichtigt wurde aus der Differenz ergibt sich die Mesome rieenergie 140 Biss kJ mol A3 Fertigen Sie eine Fehlerrechnung entsprechend dem Anhang Gleichung 5 an Nehmen Sie dazu vern nftige Einzelfehler Einwaagen etc f r jeden Versuchsschritt Bestimmung der Ger tekonstanten Ermittlung des Brennwertes an und berechnen Sie die Me unsicher heit der Kalorimeterkonstante und des Brennwertes Bestimmen Sie hieraus die Me unsicher heit der Mesomerieenergie Bestimmen Sie die Anzahl der signifikanten Stellen und ge ben Sie nur diese bei Ihren Ergebnissen an Die DIN 51900 unterscheidet zwischen Heiz und Brennwert Berechnen Sie f r die Verbrennung des Aromaten unter der Voraussetzung da das bei der Verbrennung entstehende Wasser gasf rmig ist siehe Reaktionsgleichung 4 die Standar dreaktionsenthalpie und ber cksichtigen Sie die entsprechende Phasenumwandlungsenthalpie g z ArH 298 Hu 4 Vergleichen Sie diesen experimentellen Wert f r mit dem Wert den Sie aus den Literaturangaben f r Ihren Aromaten errechnen Bestimmen Sie die technisch relevanten spe zifischen Werte indem Sie auf ein Gramm umrechnen Vorzeichen bea
37. Reaktion muss schnell quantitativ und eindeutig ablaufen damit eine exakte Mes sung durchgef hrt werden kann Eine Reaktion muss wenigstens so schnell ablaufen dass das Me system keine Zeit zum W rmeaustausch mit der Umgebung hat Sie sollte aber auch quantitativ und eindeutig ablaufen um komplizierte Korrekturen zu vermeiden Verbrennungsreaktionen organischer Substanzen erf llen diese Forderungen oft zufrieden stellend Mit Hilfe der so exakt bestimmten Reaktionsw rmen und des Hess schen W rmesat zes gelingt dann auch die Bestimmung experimentell nicht oder nur schwer zug nglicher Reaktionsw rmen Die W rmemenge Q die bei chemischen Reaktionen freigesetzt oder verbraucht wird Kann ber die nderung der Inneren Energie AU zweckm ig bei isochoren Prozessen AV 0 oder ber die nderung der Enthalpie AH zweckm ig bei isobaren Prozessen Ap 0 be rechnet werden Beide Gr en sind ber die Definition der Enthalpie U miteinan der verkn pft Der Unterschied zwischen AH und AU ist bei m igen Dr cken in der Regel nur dann relevant wenn sich w hrend des Prozesses die Stoffmenge in der Gasphase ndert Es gilt dann der Zusammenhang AH AU An RT AH und AU werden blicherweise als molare Gr en angegeben In der Praxis bei der Be trachtung technischer Prozesse werden dagegen meist massebezogene Werte benutzt Eine entsprechende Gr e ist dann der Brennwert in J g bzw der daraus abzuleitende He
38. S2 und 53 Gaschromatographie Mas senspektrometrie 55 Vakuumbherstellung und messung Adsorption an fester Grenzfl che A Kohle 2 Sie sind Teil der Vorbereitung Bei mangelnder Vorbereitung k nnen die Versuche auch von einzelnen Personen aus einer Gruppe nicht durchgef hrt werden Eine Wiederholung ist nur m glich falls nicht bereits alle Wiederholungstermine vergeben sind Teil A Spektroskopie und Kinetik Versuch S1 Atomabsorptionsspektroskopie Aufgabenstellung I Es soll eine Kalibrierkurve zur quantitativen Bestimmung von Calcium erstellt werden Von einer L sung unbekannter Konzentration sowie einer Leitungswasser Probe soll der Gehalt des Elementes bestimmt werden Der Einflu chemischer Interferenz wird an einem Beispiel demonstriert Theoretische Grundlagen Die Atomabsorptionsspektroskopie AAS gestattet die Bestimmung vieler Elemente bis hin ab in den Spurenbereich Bei der Messung wird die Konzentrationsabh ngige Schw chung weitgehend monochromatischer elektromagnetischer Strahlung aus einer Hohlkathodenlampe HKL beim Durchlaufen eines bestimmten Atomdampfvolumens registriert und in ein deka disches Absorptionsverm gen A Absorbanz umgesetzt Gem dem Lambert Beerschen Gesetz gilt 2 1 105 1 1 Hierbei sind Io und I die Intensit ten vor und nach dem Durchlaufen des Absorptionsvolu mens der L nge 1 ist die molare Konzentration des Stoffes und e ist de
39. Salzzugabe T f U AT Abbildung 3 Schematische Darstellung des Messplots Die Ermittlung der Temperaturdifferenzen wird nach dem 2 Tangenten Verfahren durchge f hrt Dazu werden Tangenten an die linearen Kurventeile gelegt und eine Parallele zur Tem peraturachse derart eingezeichnet das die Fl chen und bzw B und gleich gro werden Der Abstand der Schnittpunkte der Tangenten mit der Parallelen zur Temperaturach se entspricht AT Al Ermitteln Sie aus den experimentellen Daten Ah AH n gt Ah und und tragen Sie diese gegen nun auf drei Digramme Die W rmekapazit t Cw des Systems l t sich nach Q UIA ar Al berechnen Die so erhaltenen notieren Sie w hrend dem Versuch in das Messprotokoll Die W rmemessungen der einzelnen Salzzugaben i ergeben summiert die integrale L sungsw rme gt 0 gt 6 Die entsprechende molare integrale L sungsw rme erh lt man durch Division n durch n K Sie wird gegen nun aufgetragen 132 Diese Funktion ist nicht linear und besitzt keine Wendepunkte Streuen Ihre Me werte so zeichnen Sie eine vern nftige Ausgleichskurve Gem re werden die differentiellen molaren L sungsenthalpien Ah und die differentiellen molaren Verd nnungsenthalpien aus den Steigungen bzw den Achsen abschnitten der Tangen t
40. Vorprotokollfrage 1 eine deutlich kleinere diffusionskontrollierte L schkonstante 4 4 x 10 M s bestimmt Vor dem Hintergrund dass nur die Pyrimidinbase und nicht die Ribose der l schende Mole k lteil ist muss der hydrodynamische Kollisionsradius f r das Nukleosid der zur Berech nung des Gesamtradius verwendet wird durch den sterischen Faktor o korrigiert werden Bestimmen Sie den effektiven hydrodynamischen Kollisionsradius und den sterischen Faktor o mit Gleichung 9 Welchem effektiven Diffusionskoeffizienten entspricht dies Bitte vergleichen Sie den erhaltenen Wert mit dem Diffusionskoeffizienten f r monocyclische Aromaten in Wasser D 0 95 x 10 cm s NI 1 gt 1 57 R 9 0 3 L schexperimente nach Stern Volmer Die Geschwindigkeitskonstanten k der oben beschriebenen L schreaktionen k nnen in Stern Volmer L schexperimenten bestimmt werden die entweder durch Messung relativer Gr en der der station ren oder zeitaufgel sten Fluoreszenz durchgef hrt werden k nnen Im Praktikum wird die Fluoreszenzintensit t gemessen die ein Ma f r die Fluoreszenz quantenausbeute darstellt Die allgemeine Definition einer Quantenausbeute f r eine inter essierende Reaktion i mit der Geschwindigkeitskonstanten k zeigt die Gleichung 10 wobei im Nenner die Summe der Geschwindigkeitskonstanten aller das Niveau entv lkernden Pro zesse j steht
41. also in ihrer Anzeige von der 89 Art des Gases abh ngig dessen Druck gemessen wird Sie bed rfen einer Einmessung Ei chung gegen ein absolutes Manometer Absolute Manometer f r den Druckbereich unter 1 mbar sind das Manometer nach McLeod und unter den sekund ren Manometern das Ra diometer Manometer oder Knudsen Manometer Thermovac Beim Thermovac einem geregelten W rmeleitf higkeits Vakuummeter ist der in der Me r hre befindliche Me draht ein Zweig einer Wheatstone schen Br cke Die an dieser Br cke liegende Heizspannung wird so geregelt da der Widerstand und damit die Temperatur des Me drahtes unabh ngig von der W rmeabgabe konstant ist Das bedeutet da die Br cke immer abgeglichen ist Da der W rme bergang vom Me draht auf das Gas mit zunehmendem Druck zunimmt ist die der Br cke anliegende Spannung ein Ma f r den Druck Die Me spannung wird durch elektronische Mittel so korrigiert da sich eine ann hernd logarithmi sche Skala ber den ganzen Me bereich von 10 bis 1013 mbar ergibt Die Skalenangaben des Anzeigeinstrumentes gelten f r Stickstoff und f r Luft Jonisations Vakuummeter Gl hkathoden Ionisations Vakuummeter Ionivacs bestehen im Allgemeinen aus drei Elek troden Gl hkathode Anode und Ionenf nger Sie arbeiten bei niedrigen Spannungen und ohne u eres Magnetfeld Die Gl hkathode ist eine sehr ergiebige Elektronenquelle IF i GK Gl hkathode
42. aus den Praktikumsr umen ist nicht geeignet Zu Beginn der Messung mu zun chst eine neue Methode in dem neu erstellten Arbeitsblatt 13 angelegt werden die die entsprechenden Ger teparameter enth lt Dazu ffnen Sie Regi strierkarte Erstellen und bet tigen Sie die Schaltfl che Methode anf gen In dem sich ffnenden Fenster w hlen Sie in dem Auswahlkasten Laden die Option Kochbuch und in dem Auswahlkasten Methodentyp die Methode Flamme aus Als zu untersuchendes Element w hlen Sie Ca Nun k nnen Sie die f r die Messung ben tigten Parameter durch klicken auf die Schaltfl che Methoden bearbeiten ausw hlen W hlen sie die Registrierkarte Typ Modus aus Die Probenzuf hrung erfolgt mit dem im Praktikum vorhandenen Ger t manuell Achten Sie darauf der Flammentyp Luft Acetylen eingestellt ist Mit einem Klick auf weiter gelangen Sie auf die Registrierkarte Me parame ter Im Feld Me verfahren w hlen Sie bitte die das Auwerteverfahren Integration Achten Sie darauf das in der Auswahlbox Kalibrierung der Modus Bezugskurve ausge w hlt ist Alle anderen Optionen und Einstellungen k nnen Sie unver ndert lassen Durch einen erneuten Klick auf Weiter gelangen Sie auf die Registrierkarte Oprik Hier brauchen Sie normalerweise keine weiteren Einstellungen vorhnehmen Achten Sie aber darauf das die eingestellte Wellen
43. bertragung von Kraft Die Schergeschwindigkeit wird aus dem Verh ltnis zwischen dem Geschwindigkeitsunterschied zweier benachbarter Fl ssigkeitsschichten und deren Abstand berechnet Mathematisch aus gedr ckt ist die Schergeschwindigkeit der Gradient des Geschwindigkeitsfeldes Da aber die Geschwindigkeit ebenfalls eine vektorielle Gr e ist ist die Schergeschwindigkeit ein Tensor zweiter Ordnung dv dr Ur dr des dv dv v w ZZ dr ds dv dv dr dr ds 1 Aufgrund von Symmetrie berlegungen werden allerdings in vielen Problemen eine odere mehrere Komponenten des Tensors identisch Null So beschr nkt sich beispielsweise die Schergeschwindigkeit einer in einem zur z Achse parallelen Rohr flie enden Fl ssigkeit auf die Tensorelemente dv dx und dv dy F r alle anderen Komponenten ist entweder die Geschwindigkeit Null oder ihre Ableitung Bei zwei Platten von denen eine in x Richtung bewegt wird ist die einzige von Null verschie dene Komponente dy der Geschwindigkeitsgradient senkrecht zur Bewegungsrichtung F r viele Fl ssigkeiten ist Fr proportional zur Fl che A der Schicht und zum Geschwindig keitsgef lle dv dy senkrecht zur Bewegungsrichtung x Fr y A dv dy 2 Dies ist das Newtonsche Gesetz f r das viskose Flie en Der Proportionalit tsfaktor n ist f r Newtonsche Fl ssigkeiten die der Beziehung 2 gen gen eine Stoffkonstante und nur von der Temp
44. da physisorbierte Molek le intakt bleiben aber eventuell deformiert werden Bei der Chemisorption werden die Teilchen durch eine chemische Bindung kovalent oder ionisch an die Oberfl che gebunden Trotz der chemischen Bindung k nnen die chemisor bierten Teilchen durchaus sehr beweglich auf der Oberfl che sein Die Adsorptionsenthalpie bei der Chemisorption ist in der Gr enordnung chemischer Bindungsenthalpien Typische Werte sind 200 Diese Energie ist hinreichend gro um Bindungen im adsorbierten Molek l aufzubrechen Dieser Bindungsbruch ist oft der erste Schritt in einer heterogenen Katalyse Den Anteil der Oberfl che der mit adsorbierten Teilchen bedeckt ist nennt man Belegungs oder Bedeckungsgrad Ist N die Zahl der adsorbierten Teilchen und Nmax die Zahl aller be legbaren Pl tze der Oberfl che dann ist der Belegungsgrad a 1 1 Die Zahl der freien Pl tze ist dann 1 O N max Der Belegungsgrad ist offensichtlich abh ngig von der Adsorptivkonzentration aber auch 103 von der Temperatur Die Abh ngigkeit des Belegungsgrades von der Adsorptivkonzentrati on im Gleichgewicht bei konstanter Temperatur nennt man Adsorptionsisotherme Kennt man Nmax nicht mu man ber cksichtigen da die Zahl der Pl tze proportional zur Gr e der Oberfl che sind Im Fall eines pulverf rmigen Adsorbens ist die Oberfl che der Masse pro portional so das der Belegungsgrad proportional
45. das angesaugte Gas wieder aussto en mu zwischen Pumpen unterschieden werden die das angesaugte Gas gegen Atmosph rendruck zu f rdern verm gen und denjeni gen die nur gegen einen auf der Aussto seite aufrechterhaltenen Unterdruck f rdern Pumpen der zweiten Art ben tigen zum Betrieb eine sogenannte Vorpumpe die laufend das durch die Hauptpumpe ausgesto ene Gas abpumpt und auf diese Weise ein sogenanntes Vorvakuum aufrechterh lt Die Wahl der Pumpe f r einen bestimmten Zweck erfolgt nach Gasanfall und 82 gefordertem Enddruck Dabei beeinflu t die ggf notwendige Vorpumpe durch ihre Saugge schwindigkeit und den erreichbaren Enddruck im Vorvakuum auch die Leistung der Haupt pumpe Die Art der Hauptpumpe wird durch den geforderten Enddruck also durch die G te des Vakuums bestimmt Die Gr e der Hauptpumpe und damit ihre Sauggeschwindigkeit h ngt von der Gr e des zu evakuierenden Raumes bzw von der pro Zeiteinheit abzusaugen den Gasmenge ab Die Gr e der Vorpumpe falls die gew hlte Hauptpumpe nicht gegen Atmosph rendruck zu f rdern vermag mu so bemessen sein da sie das zum Betrieb der Hauptpumpe erforderliche Vorvakuum gegen die F rderleistung der Hauptpumpe aufrechter h lt Gegen Atmosph rendruck arbeitende Pumpen sind insbesondere Wasserstrahlpumpen Enddruck 23 mbar 20 C und rotierende lpumpen Letztere werden als Vorpumpen bevor zugt da sie bei ausreichender Sauggeschwindigkeit Drucke von d
46. der Messdatenerfassung kann mit der Bestimmung des ersten Was serwerts begonnen werden Die Temperaturkontrolle erfolgt ber das Stabthermome ter im Deckel des Dewar Gef es Mit der Heizwendel wird das System auf T2 er w rmt hierbei muss die Heizdauer protokolliert werden Nachdem das Kalorimeter wie oben beschrieben eingestellt ist werden acht Einzelmessungen Salzmengen siehe beigelegtes Messprotokoll durchgef hrt die durch die trockene ffnung im Deckel des Dewar Gef es zugegeben werden F1 Warum muss die ffnung so trocken wie m glich sein 130 V7 Berechnen Sie die Einzelzugaben und lassen Sie diese vom Saalassistenten kontrollie ren Vor jeder Salzzugabe wird eine Vorperiode von 4 min abgewartet Nach der Zugabe einer Salzportion wird die Abk hlung beobachtet und erneut 4 min abge wartet Nachperiode W hrend der Vor und Nachperiode wird der W rmeaustausch mit der Umgebung registriert Die Nachperioden sind gleichzeitig die Vorperioden f r die vor jeder Salzzugabe durchzuf hrende Wasserwertbestimmung Zur Wasserwertbestimmung soll das System wieder etwa auf aufgeheizt werden e Die f r jede Messung ermittelten Werte werden in das Messprotokoll Tabelle 3 ein getragen Aus diesen Messwerten m ssen ferner folgende Werte berechnet werden Die W rmekapazit t des Systems die Temperaturdifferenz je Salzzugabe die umgesetzte W rmemenge Q sowie die integrale und die molare L sungs
47. die Gera 16 dengleichung indem Sie eine lineare Regression ber die Mittelwerte durchf hren Erstellen Sie hierzu ein Diagramm A f c und tragen Sie die Me daten sowie die Regressionsgerade ein Das Dia gramm k nnen Sie z B mit dem Computer oder per Hand auf Millimeterpapier anfertigen F9 Tragen Sie die erhaltenen Werte ein m mg l n F10 wie lautet die Definition von R Unbekannte Konzentration F11 Berechnen Sie anhand der Regressionsgerade die Ca Konzentration aus Kolben 7 mg l F12 Nennen Sie konkrete Fehlerquellen die Einflu auf diesen Wert haben k nnen Wasserh rte F13 Berechnen Sie ebenfalls die Ca Konzentration im Leitungswasser Kolben 8 Verd n nung nicht vergessen mg l In Deutschland wird die Wasserh rte H rtegraden gemessen Hierbei entspricht 1 dH ein Grad deutscher H rte einem Milligramm je 100 Wasser 17 F14 welche Wasserh rte besitzt das von Ihnen gemessene Leitungswasser Wasserh rte OH Anmerkung Zur gesamten H rte des Wassers ist noch der Mg Anteil hinzuf gen der jedoch im vorliegenden Experiment nicht erfa t wird Chemische Interferenz Die Kolben 2 5 und 6 enthalten alle dieselbe Ca Konzentration 4 mg l F15 welche Beobachtungen k nnen Sie jedoch in Bezug auf die Me werte machen Wie lassen sich die Beobachtungen erkl ren Stich
48. e ber den Konzentrationsbereich des L schers Q strikt linear genau schauen m glichst hohe L scherkonzentration Wenn ja dann Frage 2 Frage 2 Wie berechne ich eine statische L schkonstante Zur Analyse der station ren L schkurven werden die Gl 13 und 15 kombiniert Auf diese Weise ist die quadratische Abh ngigkeit von der L schmolek lkonzentration erkennbar die die aufw rts gekr mmte Stern Volmer L schkurve erkl rt F d Call Joh Kos OD La Kan Kop lO KopK os Q 17 F r eine einfache Analyse kann diese Gleichung bei einer bekannten dynamischen Stern Volmer Konstante in eine lineare Form berf hrt werden Fo opt 01 ES der aus der Steigung Kos direkt abgelesen werden kann Diskussion Abschlie end sollen die Grenzen des obigen Modells aufgezeigt werden Da reale Systeme in Analogie zu Farben meist intermedi re Eigenschaften z B die Farbe grau aufweisen sind Schwarz Wei Modelle Grenzf lle und nur ein erster Schritt um die Realit t zu beschreiben Der Kernpunkt der Annahme Der Komplex fluoresziert nicht setzt eine instantane L schung voraus Es gibt aber auch viele F lle bei denen eine verlangsamte L schung auftritt so dass eine zus tzliche Fluoreszenz beobachtet werden kann und daraus mehrexponen tielle Fluoreszenzabklingkurven resultieren weil jetzt zwei Spezies mit unter schiedlichen Fluoreszenzeigenschaften fluoreszieren Des Weiteren ist e
49. kann das Fy F Verh ltnis analog beschreiben wer den Dazu muss die Stern Volmer Gleichung f r eine reine dynamische L schung Gl 12 171 zur Gl 13 erweitert werden um zu ber cksichtigen dass nur ein gewisser Anteil f der ange regten Fluoreszenzfarbstoffe fluoresziert n mlich diejenigen die nicht komplexiert sind e 13 In einem Modell das von st rkeren Wechselwirkungskr ften ausgeht wird die Bildung eines 1 1 Komplexes angenommen Der Anteil f der Farbstoffe die in Anwesenheit von L schmo lek len Q noch fluoreszieren wird durch die thermodynamische Gleichgewichtskonstante der Assoziation beschrieben Sie entspricht hierbei der statischen Stern Volmer L schkonstanten in Gl 14 14 MIO und der Anteil freier Farbstoffe M ergibt sich aus OM 1 M MQ 1 0 74 15 Falls die St chiometrie der Komplexe anders ist muss die 14 entsprechend modifiziert werden F r den Grenzfall dass keine Komplexierung auftritt ist f 1 gleicht das Lebensdauerver h ltnis Gl 12 dem Intensit tsverh ltnis Gl 16 d h es liegt nur dynamische L schung vor 5 rien D 172 Analyse des Stern Volmer Experimentes bei dynamischer und statischer L schung Frage 1 Liegt berhaupt eine statische L schung vor 6 e Test la Gilt 209 CH Wenn ja nur dynamische L schung wenn nein dann Test 1b T Test Ib 15 die die Gr
50. lich mit Einwegspitzen in Ber hrung Ent sprechend dem Pipettiervolumen werden Pipetten und Spitzen unterschiedlicher Gr e ver wendet A B Abbildung 1 Handgriffe bei der Verwendung von Luftpolsterpipetten Die einzelnen Ma nahmen sind im Text erl utert Das Prinzip des Pipettiervorgangs zeigt Abb 1 Innerhalb der Pipette befindet sich ein beweglicher durch einen Teflonring abgedichteter Kolben Die Pi pette wird mit einer Hand umfasst Der Kolben wird mit dem Daumen bis zu einem ersten Druckpunkt niedergedr ckt A Die Einwegpipettenspitze wird wenige Millimeter in die zu pipettierende Fl ssigkeit getaucht Der Daumen wird langsam angehoben und der Kolben wird durch eine Feder nach oben gedr ckt Dabei wird das eingestellte Volumen in die Spitze gesaugt B Nach der bertragung in ein anderes Gef wird die aufgesaugte Fl ssigkeit durch langsames Senken des Kolbens wieder verdr ngt Insbesondere beim Pipettieren kleiner Mengen ist es wichtig die Pipettenspitze mit leichter Neigung an die Gef wand zu setzen C Nach Erreichen des ersten Druckpunkts wird eine Sekunde gewartet Verbliebene Fl s sigkeit wird durch Dr cken bis zum zweiten Druckpunkt aus der Spitze verdr ngt D Bei gedr cktem Kolben wird die Pipette aus dem Gef genommen Die Pipettenspitze sollte w hrend des ganzen Vorgangs beobachtet werden Bei einem Wechsel der zu pipettierenden Fl ssigkeit wird die Pipettenspitze gew
51. ngen geh ren welche im Termschema zum gleichen Rotations niveau J f hren bzw vom gleichen Rotationsniveau J ausgehen z B 2 4 Stellt man die Differenzen AG f r fortlaufende Rotationsquantenzahlen J tabellarisch zusammen so d rfen die aus zwei benachbarten AV gebildeten Differenzen AG ART 20 AV 4B 21 keinen Gang mehr aufweisen und untereinander nur noch geringe Abweichungen zeigen Trotzdem werden Sie feststellen da die Differenzen mit wachsendem J kleiner werden Warum F2 Notieren Sie ihre Antwort hier Mit den Werten der Rotationskonstanten und kann man mit Hilfe der Gleichung h wa den Kernabstand r und r f r ein zweiatomiges Molek l in den Schwingungszust nden v 0 und v 1 berechnen Zur Ermittlung der gesuchten Gr en werden die Wellenzahlen der Ab sorptionsmaxima aus dem Spektrum abgelesen und in der unten gegebenen Tabelle aufgeli stet Man notiert zun chst ausgehend von der Null cke die zu den einzelnen berg ngen des R und P Zweigs geh renden Rotationsquantenzahlen J und J Beachten Sie da das Spektrum aus einer berlagerung der Spektren von 1 und 1 besteht Sie m ssen die Auswertung f r jedes Isotopomer getrennt durchf hren Welches ist der erste zu beobachten de bergang f r jedes Isotopomer im R Zweig und welcher im P Zweig Notieren Sie ihre Antwort hier Die Differenzen und die aus
52. pe erzeugt dann ein Vorvakuum dessen Druck kleiner als 1 mbar sein mu um ein einwand freies Arbeiten der Diffusionspumpe zu gew hrleisten 85 Mit Gasballast Die Pumpe ist an das schon fast luftleere Gef ange schlossen ca 70 mbar Sie mu also fast nur Dampfteil chen f rdern Sie arbeitet mit Gasballasteinrichtung Ohne Gasballast Die Pumpe ist an das schon fast luftleere Gef ange schlossen ca 70 mbar Sie mu also fast nur Dampfteil chen f rdern Sie arbeitet ohne Gasballasteinrichtung Der Sch pfraum ist vom Gef getrennt Jetzt ffnet sich das Gasballastventil durch das der Sch pfraum zus tz lich von au en mit Luft dem Gasballast gef llt wird Der Sch pfraum ist vom Gef getrennt Die Verdich tung beginnt Das Auspuffventil wird aufgedr ckt Dampf und Gasteil chen werden ausgesto en Der hierzu erforderliche ber druck wurde durch die zus tzliche Gasballastluft schon sehr fr h erreicht Es konnte also gar nicht erst zu einer Kondensation kommen Der Inhalt des Sch pfraumes ist so weit verdichtet da der Dampf Tr pfchen kondensiert berdruck ist noch nicht erreicht 86 Die Pumpe st t weiter Luft und Dampf aus Erst jetzt erzeugt die restliche Luft den erforderlichen berdruck und ffnet das Auspuffventil Doch der Dampf ist bereits kondensiert und die Tr pfchen sind in der Pumpe nieder
53. rke I 0 1 mol l ein Dabei ist der Beitrag des Natriumsalzes der Essigs ure zu ber cksichtigen Vor Ein waage errechneten Wert der sich in Ihrem Vorprotokoll befinden mu vom Assistenten begutachten lassen Einwaage NaCl 5 4 Messen Sie bei jeder Temperatur den pH Wert der L sung es mu bis zur Einstellung 146 eines konstanten Wertes gewartet werden WICHTIG Vergessen Sie nicht die jeweilige Versuchstemperatur am Drehknopf Temperaturkorrektur oben rechts neben der Anzeige nachzustellen F4 Tragen Sie Ihre Me werte in folgende Tabelle ein Temperatur pH Wert Temperatur pH Wert Die auftretenden nderungen des pH Wertes sind klein Ausreichend genaue Ergebnisse er halten Sie deshalb nur wenn sie sorgf ltig arbeiten Auswertung Al Die aus Gleichung 4 unter Anwendung von Gleichung 7 8 9 Tabelle 1 sowie der eingestellten Ionenst rke bestimmten pK Werte werden gegen 1 T aufgetragen Aus dem An stieg der sich ergebenden Geraden kann nach Gleichung 6 berechnet werden und aus dem Ordinatenabschnitt AS Durch Einsetzen der erhaltenen Werte in die GIBBS HELMHOLTZ Gleichung wird bei 25 C bestimmt AC kJ mot 22077 kJ mol K 0 kJ mot 2 Ermitteln Sie AG zus tzlich durch Einsetzen in die Gleichung von HOFF Glei chung 5 und vergleichen Sie die Werte miteinander 147 AG kJ mol Verwendete Chemikali
54. schiedenen Magnetfeldst rken aufgenommen werden Die daraus ermittelten Daten dienen zur Berechnung des Bohr schen Magnetons Theoretische Grundlagen Im urspr nglichen Experiment das von Otto Stern und Walther Gerlach im Jahr 1922 durch gef hrt wurde wurden Silberatome zum Nachweis des magnetischen Moments in Atomen eingesetzt F Was sind die Voraussetzungen f r ein Element dass das magnetische Moment des Atoms gemessen werden kann F Warum wird in diesem Versuch Kalium verwendet Jedes Element ist charakterisiert durch die Anzahl seiner Elektronen Diese haben eine be stimmte Ausrichtung welche unter anderem durch den Spin beschrieben werden k nnen Wenn zwei Elektronen dasselbe Orbital besetzen unterscheiden sie sich in dem Vorzeichen ihres Spins das hei t sie nehmen den Wert m 1 2 oder m 1 2 ein und folgen dem Pauli Prinzip Durch thermische Behandlung werden aus elementarem Kalium freie Atome verdampft Die Geschwindigkeit der Teilchen folgt innerhalb der thermischen Quelle der Maxwell Boltzmann Geschwindigkeitsverteilung Diese beschreibt die statistische Verteilung der Teil chengeschwindigkeiten bei gegebener Temperatur mu 1 c nv e EBT de e y Teilchengeschwindigkeit Im s e c Lichtgeschwindigkeit mit 2 998 10 m s e m Teilchenmasse kg e kpg Boltzmann Konstante mit kg 1 3 80 10 J K e Temperatur der Heizkammer K 57 F Welchen Einfluss hat die Tempe
55. und Zellspannungswerte abwarten F3 Tragen Sie Ihre Me werte ein 158 T C 25 30 35 40 45 50 E V A2 Zur Ermittlung des Temperaturkoeffizienten der Zellspannung tragen Sie E gegen T auf Berechnen Sie mit Hilfe der Gleichungen 5 6 und der Gibbs Helmholtz Gleichung und AS der Zellreaktion f r 25 C AG kJ mol AS kJ mol K kJ mot Berechnen Sie f r ein Beispiel Nach Anweisung des Assistenten die in der Tabelle angege benen Logarithmen der Konzentrations bzw Aktivit tsverh ltnisse 159 Tabelle 1 Logarithmen der Konzentrations bzw Aktivit tsverh ltnisse Nr In 55 Je In a ICH 1 pen In a Fe ICH Verwendete Chemikalien Informieren Sie sich vor der Durchf hrung des Versuchs ber die im Versuch eingesetzten Chemikalien R und S S tze Entsorgung Wichtige Hinweise entnehmen Sie K hn Birett Merkbl tter Gef hrliche Arbeitsstoffe dem Merck Katalog oder den Sicherheitsdaten bl ttern der eingesetzten Chemikalien Fachbibliothek Chemie Kaliumnitrat L sung konz Silbernitrat L sung Kaliumhexacyanoferrat L sungen Entsorgungshinweise Die Kaliumhexacyanoferrat L sungen entsorgen Sie nach den in der Literatur angegeben Vorschriften 160 Stichworte und Kontrollfragen f r das Arbeitsplatzgespr ch Leiten Sie aus dem chemische und ele
56. werden erneut die Wider standswerte von Innen und Au entemperaturf hler notiert und mit den Werten aus der Eichtabelle verglichen 119 V7 Warum ist dies notwendig F r die zweite Messung wird der Metallblock soweit angehoben da er gerade keinen Kontakt zu dem fl ssigen Stickstoff mehr hat V8 Warum ist dies notwendig Am u eren Temperaturf hler wird nach ca 5 min die Temperatur kontrolliert und an schlie end mit der Messung begonnen Zur Ermittlung der Stativeinstellungen f r die folgenden Messungen hebt man den Block vorsichtig in dem Dewar Gef an und kontrolliert mit dem u eren Tempera turf hler die Umgebungstemperatur des Blocks Die Zieltemperatur sollte etwa 3 C unter der n chsten Me temperatur liegen Dabei ist eine gewisse Tr gheit der Tempe raturmessung zu ber cksichtigen Durch Aufheizen des Blocks und gleichzeitige Kontrolle der Blocktemperatur mit dem inneren Temperaturf hler wird der Block auf die Solltemperatur gebracht innerer und u erer Temperaturf hler dann nicht mehr entkoppelt berschwingen der vom inne ren Temperaturf hler aufgezeichneten Blocktemperatur ber cksichtigen Die exakte Anpassung von Blocktemperatur zur Umgebungstemperatur kann durch VORSICHTIGES heben bzw senken des Blockes herbeigef hrt werden Der Heiz vorgang kann eventuell durch den Heizungshauptschalter Ein Aus vorher unterbro chen werden Die Blocktemperatur ist der Umgebung angepasst und die Aufna
57. zu der adsorbierten Stoffmenge pro Mas seneinheit Adsorbens n proportional wird Die Adsorptionsisotherme ist dann die Auftra gung n gegen die Gleichgewichtskonzentration des Adsorptivs Mit den folgenden Annahmen Alle Adsorptionspl tze sind quivalent Die Adsorptionswahrscheinlichkeit der Anteil der St e eines Adsorptivteilchens mit der Oberfl che der zur Adsorption f hrt ist unabh ngig davon ob die Nachbarpl tze frei oder besetzt sind Die Adsorption f hrt maximal zu einer vollst ndigen monomolekularen Bedeckung der Oberfl che konnte Langmuir einen funktionalen Zusammenhang zwischen Adsorptivkonzentration und Belegungsgrad herleiten Danach ist die Adsorptionsgeschwindigkeit proportional zu der Ad sorptivkonzentration c und der Zahl der freien Pl tze k c 1 0 2 ist die zugeh rige Geschwindigkeitskonstante der Adsorption Die Desorptionsgeschwin digkeit dagegen ist unabh ngig von der Adsorptivkonzentration aber proportional zum Anteil der besetzten Pl tze t k 0 3 Im dynamischen Gleichgewicht sind Adsorptions und Desorptionsgeschwindigkeit gleich gt 1 0 4 Aufl sung nach gibt 5 K k Ca Mit der Gleichgewichtskonstanten der Adsorptionsreaktion und ny Nmax adsor bierte Stoffmenge maximal adsorbierbare Stoffmenge nmax ergibt sich die Langmuirsche Adsorptionsisotherme Nmax K n 6 1
58. 04 87 65 46 37 85 40 13 105 07 186 24 49 136 45 46 86 65 87 36 85 79 14 105 46 185 24 92 135 45 87 85 66 27 35 86 19 15 105 85 184 25 35 134 46 28 84 66 67 34 86 59 16 106 24 183 25 77 133 46 69 83 67 07 33 86 98 17 106 63 182 26 20 132 47 11 82 67 48 32 87 38 18 107 01 181 26 62 131 47 52 81 67 88 31 87 77 19 107 40 180 27 05 130 47 93 80 68 28 30 88 17 20 107 79 179 27 47 129 48 34 79 68 68 29 88 57 21 108 18 178 27 90 128 48 75 78 69 08 28 88 96 22 108 57 177 28 32 127 49 17 77 69 49 27 89 36 23 108 95 176 28 75 126 49 58 76 69 89 26 89 75 24 109 34 175 29 17 125 49 99 75 70 29 25 90 15 25 109 73 174 29 59 124 50 40 74 70 69 24 90 55 26 110 12 173 30 01 123 50 81 73 71 09 23 90 94 27 110 51 172 30 44 122 51 22 72 71 49 22 91 34 28 110 89 171 30 86 121 51 63 71 71 89 21 91 73 29 111 28 170 31 28 120 52 04 70 72 29 20 92 13 30 111 67 169 31 70 119 52 45 69 72 69 19 92 52 31 112 06 168 32 12 118 52 86 68 73 09 18 92 92 32 112 45 167 32 54 117 53 27 67 73 49 17 93 31 33 112 83 166 32 96 116 53 68 66 73 89 16 93 71 34 113 22 165 33 38 115 54 09 65 74 29 15 94 10 35 113 61 164 33 80 114 54 50 64 74 69 14 94 49 36 114 00 163 34 22 113 54 91 63 75 09 13 94 89 37 114 38 162 34 64 112 55 31 62 75 48 12 95 28 38 114 77 161 35 06 111 55 72 61 75 88 11 95 68 39 115 15 160 35 48 110 56 13 60 76 28 10 96 07 40 115 54
59. 1 lt 1 asymmetrische Kreisel I lt I lt I HO 27 Die klassische kinetische Energie eines starren Rotors ist 2 wobei den allgemeinen Tr gheitstensor darstellt der durch eine hnlichkeitstransformation diagonalisiert werden kann o ist der Vektor der Winkelgeschwindigkeit des rotierenden T K rpers mit den Komponenten 0 o und o o ist der transponierte Vektor zu Ix Iy Ig I 0 0 U I Ip IL U 0 7 0 3 ee Iz 12 0 0 1 mit den Tr gheitsmomenten Ia z IL 4 F m x und den Tr gheitsprodukten T Es EE 1 2 5 I Die Diagonalelemente sind die klassischen Tr gheitsmomente und Gleichung 2 nimmt dann folgende Form an 1 51 9 20 210 6 Berechnen Sie f r das Vorprotokoll die drei Tr gheitsmomente von Wasser indem Sie Bindungsabst nde und Winkel aus der Literatur nehmen berlegen Sie sich ein Koordinaten system in dem Sie m glichst wenig rechnen m ssen F r einfachere Molek le gibt es analy tische Ausdr cke welche die Tr gheitsmomente als Funktion interner Koordinaten angeben So ist z B das Tr gheitsmoment eines linearen zweiatomigen Molek ls durch mm I R 7 m gegeben mit m und mz als Massen der Atome und als Abstand der Atome Aus der Hamiltonfunktion H T V 8 die im Fall des starren Kreisels gleich der Kinetischen Energie ist die potentielle Energie des
60. 4 3546 0 56 2 7135 0 87 1 3017 0 26 4 2851 0 57 2 6695 0 88 1 2464 0 27 4 2175 0 58 2 6257 0 89 1 1894 0 28 4 1517 0 59 2 5821 0 90 1 1303 0 29 4 0877 0 60 2 5386 0 91 1 0688 0 30 4 0251 0 61 2 4952 0 92 1 0045 0 31 3 9641 0 62 2 4519 0 93 0 9366 0 32 3 9043 0 63 2 4087 0 94 0 8644 0 33 3 8459 0 64 2 3655 0 95 0 7866 0 34 3 7886 0 65 2 3223 0 96 0 7013 0 35 3 7324 0 66 2 2791 0 97 0 6055 0 36 3 6772 0 67 2 2358 0 98 0 4929 0 37 3 6230 0 68 2 1925 0 99 0 3475 0 38 3 5697 0 69 2 1491 1 00 0 0000 124 Tabelle 2 Widerstand des Pt Thermometers als Funktion der Temperatur 9 9 9 199 18 95 149 40 07 99 60 61 49 80 65 1 100 39 198 19 38 148 40 48 98 61 01 48 81 04 2 100 78 197 19 80 147 40 90 97 61 42 47 81 44 3 101 17 196 20 23 146 41 31 96 61 82 46 81 83 4 101 56 195 20 65 145 41 73 95 62 23 45 82 23 5 101 95 194 21 08 144 42 14 94 62 63 44 82 63 6 102 34 193 21 50 143 42 56 93 63 04 43 83 02 7 102 73 192 21 93 142 42 97 92 63 44 42 83 42 8 103 12 191 22 35 141 43 39 91 63 85 41 83 81 9 103 51 190 22 78 140 43 80 90 64 25 40 84 21 10 103 90 189 23 21 139 44 21 89 64 65 39 84 61 11 104 29 188 23 64 138 44 63 88 65 06 38 85 00 12 104 68 187 24 06 137 45
61. 67 69 Kee EE 70 A fbau der eo ne iE 70 5 EE 70 AUSWERTUNG nase seite af 72 STICHWORTE UND KONTROLLFRAGEN F R DAS ARBEITSPLATZOGPSPRACH 72 SICHERHEITSHINWEISE UND 72 CHEMIKALIEN 73 WEITERF HRENDE LITERATUR eg 73 S8 MESSUNG VON PARTIKELGR SSENVERTEILUNGEN MIT 74 ee e EE LEE 74 THEORETISCHE GRUNDLAGEN as kein EAR 74 Aufl sungsverm gen des Lichuikroskons 74 F rderliche Vergr erung EES EES Eege 75 L ngenmessung mit dem Mikroekon 75 76 DURCHR HRUNG A eh a Eee ee a a 80 AUSWERTUNG Anett sts netten isses 80 STICHWORTE UND KONTROLLFRAGEN F R DAS ARBEITSPLATZOGPSPRACH 1 81 VERSUCH 58 000
62. 8 Gaschromatographie 46 47 48 56 GIBBS HELMHOLTZ Gleichung 145 148 158 160 Grenzleitf higkeit 150 151 152 153 Gruppentheorie 20 Hagen Poiseuillesche Gesetz 111 Hamiltonoperator 27 29 37 Henderson Hasselbalch Gleichung 40 41 45 Herington Gleichung 47 Hydrolyse 150 189 Interferenzen 10 11 17 Ionenfalle 49 Ionenst rke 146 147 148 157 Ionisations Vakuummeter 91 83 92 95 96 97 Isothermen 106 Kalorimeterbombe 136 Kapillarviskosimeter 114 Lambert Beersches Gesetz 17 39 45 Langmuirsche Adsorptionsisotherme 105 lineare Kreisel 27 Lock In Verst rker 22 L sungsenthalpie 128 Massenspektroskopie 46 48 56 Massenwirkungsgesetz 40 45 McLeod Absolutmanometer 83 McLeod Manometer 90 93 94 95 96 97 Mesomerieenergie 142 Mikrowellenspektrum 30 Molw rme 119 123 NERNST sche Gleichung 156 Nettoretentionszeit 47 oblate symmetrische Kreisel 27 ldiffusionspumpe 88 97 ldrehschieberpumpe 84 89 Parallelbande 31 32 Paul Falle 49 phasenabh ngige Verst rker 22 Photomultiplier 22 Physisorption 104 pK Wert 40 45 pK Wert 38 Plastizit t 113 Polarisierbarkeit 19 20 21 26 prolate symmetrische Kreisel 27 Punktgruppe 21 P Zweig 32 33 34 Quadrupol 48 49 56 Quadrupol Ionenfalle 49 O Zweig 32 Raman Spektroskopie 19 Rayleigh Streuung 19 20 Reaktionsw rme 136 142 Regression 16 Reibung 109 Rotationskonstanten 27 29 30 34 35 Rotationsschwingungsspektrum 27 Rotationss
63. Bedienungsanleitung des Aufschlussgef es und der Bedie nungsanleitung des Kalorimeters http www ika de ika product_art manual ika_c_ 200_de pdf http www ika de ika product_art spareparts 8802500 pdf http www chemgapedia de vsengine vlu vsc de ch 8 bc vlu proteindynamik kalorimetrie vlu Page vsc de ch 13 pc thermodyn hauptsaetze best_verbrenn vscml html Antestat 142 Versuch 4 Dissoziationskonstante Aufgabenstellung 1 Bestimmung des pK Werts von Essigs ure bei Temperaturen zwischen 25 und 70 Variation in Schritten von 5 C Berechnung von AH und AS der Dissoziationsreaktion aus der Temperaturab h ngigkeit des pK Werts Theoretische Grundlagen Aus dem Dissoziationsgleichgewicht einer schwachen S ure HA 1 und den chemischen Potentialen ui Wo RT In fi der einzelnen Komponenten k nnen die Werte f r AG und Ka hergeleitet werden a K lt f 2 warum mu Gleichung 2 die Aktivit t H20 nicht ber cksichtigt werden Notie ren Sie ihre Antwort hier Durch Logarithmieren von 2 und Einf hrung des pK Wertes 16 K erh lt man die HENDERSON HASSELBALCH sche Gleichung _ _ HA C HA F r nicht zu gro e Ionenst rken 1 lt 0 1 mol l kann man den Aktivit tskoeffizienten der un dissoziierten S ure fya 1 setzen 143
64. Diese Adsorptionsisotherme gibt die lineare Abh ngigkeit zwischenn und im Bereich 104 kleiner Konzentrationen sowie das Erreichen des Grenzwertes der monomolekularen Bedek kung bei hohen Konzentrationen gut wieder Es gibt jedoch viele Adsorptionssysteme die in ihrem Verhalten betr chtlich von der Langmuirschen Form abweichen Diese Abweichungen sind auf Verletzungen der obengenannten Angaben zur ckzuf hren H ufig verringert sich beispielsweise die Adsorptionsenthalpie mit wachsendem Bedeckungsgrad Neben der Langmuirschen Form existieren weitere Ausdr cke f r die Adsorptionsisotherme die die experimentellen Isothermen oft besser wiedergeben Eine verbreitete einfache Form geht auf Freundlich zur ck n a 7 mit den systemspezifischen Konstanten a und a In diesem Versuch soll die experimentelle Adsorptionsisotherme f r die Adsorption von Es sigs ure in w riger L sung an Aktivkohle bei Raumtemperatur aufgestellt werden Es soll untersucht werden ob die Daten mit den Modellen von Langmuir und Freundlich in berein stimmung sind In diesem Fall sollen die Konstanten des jeweiligen Ansatzes berechnet wer den Versuchsdurchf hrung Verd nnte Essigs ure mit Konzentrationen von etwa CHac 1 0 0 5 0 3 0 2 0 1 0 05 molT ist vorhanden Ggfs wird der genaue Titer durch Titration mit 0 1 NaOH Indikator Phe nolphthalein bestimmt Der Reihe nach werden jeweils 50 ml dieser L sungen mit jeweils etwa 3 g
65. FRAGEN F R DAS ARBEITSPLATZGESPR CHFEHLER TEXTMARKE NICHT DEFINIERT WEITERF HRENDE LITERATUR 2 FEHLER NICHT DEFINIERT VERSUCH 5 FLUORESZENZ UND EINE MOLEKULARE ANALYSE DER FLUORESZENZL SCHUNG sssssnseneeneneneenernenernennernennennee FEHLER TEXTMARKE NICHT DEFINIERT MOTIVATI N ea e Eir iiras ee FEHLER TEXTMARKE NICHT DEFINIERT E E E FEHLER TEXTMARKE NICHT DEFINIERT AUFGABENSTELLUNG En FEHLER TEXTMARKE NICHT DEFINIERT THEORIE 2 22 22 een E E FEHLER TEXTMARKE NICHT DEFINIERT 1 Re ktionswege u n n Fehler Textmarke nicht definiert 2 Einfluss der Diffusion sense aan Fehler Textmarke nicht definiert 3 L schexperimente nach Stern Volmer Fehler Textmarke nicht definiert NERSUCHSBESCHREIRBUNO FEHLER NICHT DEFINIERT Fehler Textmarke nicht definiert 2 Experimente sasngenesewunenuiisinennnn Fehler Textmarke nicht definiert 4 4 Fehler Textmarke nicht definiert ZAUSWEHUNg Sn innen EEN Fehler Textmarke nicht definiert CHE EE Fehler Textmarke nicht definiert STICHWORTE UND KONTROLLFRAGEN F R DAS ARBEITSPLATZGESPR CH FEHLER TEXTMA
66. G RG 0 PD 3 4 5 Abbildung 1 Erlaubte berg nge in einer Parallelbande eines linearen Rotators RG R 4 Q PA PG 4 P Abbildung 2 Erlaubte berg nge in einer Senkrechtbande eines linearen Rotators 31 Die Wellenzahlen der Rotations Schwingungs berg nge berechnen sich zu 16 wobei die Frequenz des reines Schwingungs bergangs ist und E J und durch Gleichung 15 gegeben sind F F B J J 1 B J 1 17 berg nge mit AJ 1 f hren zum sogenannten P Zweig mit AJ 0 zum O Zweig und mit AJ 1 zum R Zweig Da das HCI Molek l eine Parallelbande besitzt m ssen wir im fol genden keine Q Zweig berg nge betrachten Damit folgt f r die Frequenzen der berg nge des P Zweigs J J 1 getrennt nach Ni veaus von J und Jr H 18 2 3 und f r den R Zweig J J 1 V V 2 B 3B B J 7 2 is Versuchsdurchf hrung V Machen Sie sich das Me prinzip eines Fouriertransform IR Spektrometers klar und be schreiben Sie dieses in Ihrem Vorprotokoll 1 Evakuieren Sie die Me zelle an der Vakuumlinie etwa 2 min Beobachten Sie das nometer Ble
67. Gefahr da der Heizfaden durchbrennt 129 Versuchsdurchf hrung e Zun chst wird das Dewar Gef mit der vorgegebenen Menge entionisiertem Wasser bef llt 600 ml 33 3 mol und unter den Deckel auf den Hubtisch gestellt Anschlie wird das Dewar Gef mit dem Hubtisch so unter den Deckel der Apparatur ge fahren dass dessen Rand in der kreisf rmigen Nut sitzt Nach Einschalten der R hr vorrichtung mindestens 300 U min wird die Messdatenerfassung gestartet Dazu ist am Multimeter der Messmodus Gleichspannung V_ WW auszuw hlen Abbil dung 2 6a der Messbereich auf 4 V manuell Abbildung 2 6c festzulegen Zur fortlaufenden Erfassung der Messdaten wird das Programm DMM aufgerufen und die Taste RS232C am Multimeter Abbildung 2 6c bet tigt Die Echtzeitanzeige des Multimeters und des Programms sollten nun bereinstimmende Werte anzeigen Mit den Reglern f r Achsversatz Offset Abbildung 2 3 und Spreizung Gain Abbil dung 2 4 kann das Signal des Temperatursensors justiert werden Die Spreizung wird auf den maximal m glichen Wert eingestellt und mittels des Achsversatz Reglers wird dann die Spannung bei 1 auf etwa gesetzt e Mit dem Startknopf im DMM Programm wird die Messdatenprotokollierung gestartet Die fortschreitende Messzeit l sst sich an der Abszisse der Messkurve ablesen Die Zeitpunkte der Salzzugaben Heizperioden etc sollten im Messprotokoll notiert wer den Nach dem Start
68. Messung der Temperaturabh ngigkeit der Zellspannung IV Bestimmung von AG und AS der Zellreaktion V1 Leiten Sie aus dem chemischen und elektrischen Potential die Nernst sche Gleichung her Theoretische Grundlagen F r die Hexacyanoferrat II Hexacyanoferrat III Elektrode Phasenschema Pt Fe CN Fe CN soll die NERNST sche Gleichung verifiziert werden RT a ell Fel o ell Fe 1 Sr RT f SS Felt In Ben Sg 2 Fe C rol F f Index Fe Fell CN Index Fe Fel CN V2 Auf welche Elektrode bezieht sich Gleichung 1 Skizzieren Sie diese Elektrode und stellen Sie die zugeh rige Nernst Gleichung auf 155 Als Bezugselektrode dient im Versuch eine Silberelektrode Phasenschema Ag Ag 0 1 deren Gleichgewichtspotential gegeben ist durch s RT 20 2 Se 3 Et A Berechnen Sie das Potential der im Versuch verwendeten Ag AgNO Elektrode Um Diffusionspotentiale zu eliminieren werden die beiden Elektroden mit einer Salzbr cke ges ttigte KNO L sung miteinander verbunden Die gemessene Zellspannung ist 2 2 3 P pen E bezeichnet man auch als die elektromotorische Kraft EMK der Zelle Zur Bestimmung ihrer Konzentrationsabh ngigkeit werden c Fe und c Fe variiert Die individuellen Aktivit tskoeffizienten werden nach der DEBYE H CKEL Gleichung
69. NG RAR EE FEHLER TEXTMARKE NICHT DEFINIERT VERSUCHSDURCHF HRUNG FEHLER TEXTMARKE NICHT DEFINIERT AUSWERTUNG FEHLER TEXTMARKE NICHT DEFINIERT STICHWORTE UND KONTROLLFRAGEN F R DAS ARBEITSPLATZGESPR CH FEHLER TEXTMARKE NICHT DEFINIERT WEITERF HRENDE LITERATUR FEHLER TEXTMARKE NICHT DEFINIERT VERSUCH T3 VERBRENNUNGSENTHALPTE FEHLER TEXTMARKE NICHT DEFINIERT AUFGABENSTELLUNG FEHLER TEXTMARKE NICHT DEFINIERT THEORETISCHE GRUNDLAGEN FEHLER TEXTMARKE NICHT DEFINIERT NERSUCHSANORDNUNG FEHLER TEXTMARKE NICHT DEFINIERT VERSUCHSDURCHF HRUNG FEHLER TEXTMARKE NICHT DEFINIERT PANONA AN OIN C FEHLER TEXTMARKE NICHT DEFINIERT STICHWORTE UND KONTROLLFRAGEN F R DAS ARBEITSPLATZGESPR CHFEHLER TEXTMARKE NICHT DEFINIERT WEITERF HRENDE LITERATUR FEHLER TEXTMARKE NICHT DEFINIERT VERSUCH 4 DISSOZIATIONSKONSTANTE FEHLER TEXTMARKE NICHT DEFINIERT sisinio nri a ea a FEHLER TEXTMARKE NICHT DEFINIERT THEORETISCHE OGRUNDLAOGEN 2 2 FEHLER TEXTMARKE NICHT DEFINIERT VERSUCHSAUFB AU FEHLER TEXTMARKE NICHT DEFINIERT
70. RKE NICHT DEFINIERT WEITERF HRENDE LITERATUR FEHLER TEXTMARKE NICHT DEFINIERT PRAKTISCHE HINWEISE ZUR 2 2 FEHLER TEXTMARKE NICHT DEFINIERT ANHANG FEHLERRECHNUNG FEHLERFORTPFLANZUNG 2000000r000000000seeeeeooonssnnnsssenensnssnnnenseee 185 ARITHMETISCHER MITTELWERT UND STANDARDABWEICHUNG 4444 185 FORMELN ZUR _ 07 esere aeee EEEE EEEE EEEE EEEE Eeee eneee nenene 186 5 44440480 187 Allgemeine Gerade E EE 187 Gerade durch den E 187 WEITERF HRENDE LITERATUR E a T 188 E 189 Praktikumsordnung Die Praktikumsr ume sind in der Zeit zwischen 14 00 und 19 00 Uhr ge ffnet An vorle sungsfreien Tagen k nnen abweichende ffnungszeiten vereinbart werden Die Gruppengr e betr gt vier Studierende Zu jedem Versuch wird ein handschriftliches Vorprotokoll angefertigt das am Tag des Versuchs dem Saalassistenten zur Kontrolle vorgelegt wird Ohne Vorprotokoll ist die Durchf hrung des n chsten Versuchs nicht m glich Das Vorprotokoll enth lt die wichtig sten Formeln des entsprechenden Versuchs Weitere zu behandelnde Fragestellungen f r das Vorprotokoll k
71. Radiometermanometer welche das Moment messen das durch die von einer geheizten Fl che kommenden Gasmolek le bei Aufprall auf eine kalte Fl che bertragen wird Die Ionisati onsmanometer bei denen die Gasmolek le ionisiert und durch ein elektrisches Feld zum 1 nenf nger abgesaugt werden wobei der Ionenstrom gemessen wird Neben der Druckmes sung mit diesen sekund ren Manometern besteht noch die M glichkeit den zu messenden Druck in genau definierter Weise zu vergr ern und dann direkt etwa mit dem U Rohr Manometer zu messen Auf diesem Prinzip beruht das im Druckbereich von 100 mbar bis 10 gt mbar einsetzbare McLeod Manometer Gasartabh ngigkeit der Druckanzeige Wird der Druck eines Gases mit einem U Rohr Manometer oder einem anderen mechani schen Manometer gemessen so ist der angezeigte Druckwert unabh ngig von der Art des Gases das diesen Druck aus bt Manometer bei denen die Druckanzeige unabh ngig von der Gasart ist bezeichnet man auch als absolute Manometer Der Druck kann bei solchen abso luten Manometern allein aus mechanischen Daten des Manometers und der Ablesung ermit telt werden Bei den meisten sekund ren Manometern ist dies nicht m glich die abgelesene Me gr e h ngt nicht nur von den Daten des Me ger tes und vom Druck sondern auch von Eigenschaften des Gases wie z B von seiner spezifischen W rme seiner Viskosit t und sei ner Ionisierungswahrscheinlichkeit ab Solche Manometer sind
72. Reagenzien zur Anschauung Im Allgemeinen ist Fluoreszenz eine Form der Lumineszenz und beschreibt die schnelle spontane Emission von Licht beim bergang eines elektronisch angeregten Systems in einen Zustand niedrigerer Energie wobei das emittierte Licht normalerweise energie rmer ist als das vorher absorbierte Die typischen physikalischen Systeme die zur Fluoreszenz f hig sind Fluorophore sind Atome Molek le und Ionen in speziellen Strukturanordnungen Wird ein Fluorophor durch die Absorption eines Photons angeregt und anschlie end unter Emission von Licht wieder auf sein normales Energieniveau abgesenkt so nennt man es Photolumineszenz die Grundvoraussetzung f r Fluoreszenz Be dingung f r diese Absorption von elektromagnetischer Strahlung ist die Parallelit t des ber gangsdipolmoments u des Molek ls mit der Schwingungsebene der elektrischen Feldkom ponente des Photons Der angeregte Fluorophor verweilt nach der Absorption eine bestimmte Zeit im angeregten Zustand Diese Zeit wird im Allgemeinen als Lebensdauer bezeichnet Da bei diesem Prozess keine Spin nderung erfolgt ist diese Lebensdauer in der Regel recht kurz einige ns Nach dem Verweilen im angeregten Zustand kann die Anregungsenergie sowohl in strahlender Form Fluoreszenz als auch in einer nicht strahlenden Form abgegeben wer den danach kehrt der Fluorophor in seinen Grundzustand zur ck Bei beiden Formen ist zu bedenken dass die Gesamtene
73. Schichten eine Reibungskraft Fr Die Bewegungsenergie wird durch die Reibung in W rme umgewandelt Die Viskosit t eines Stoffes ist daher ein Ma f r die innere Reibung Die Viskosit t eines Stoffs ist ma gebend daf r wie gut oder schlecht er durch ein Rohr str mt z B Blut durch eine Ader K hlfl ssig keit in einem K hlkreislauf und welchen Widerstand er einem sich in ihm bewegenden fe sten K rper entgegensetzt Zur Erkl rung dieser Stoffeigenschaft geht man von folgendem Modell aus das einen Schmierfilm z B l zwischen zwei sich gegeneinander bewegenden festen K rpern darstellt Geschwindigkeit krat bewegte Fl che feste Fl che Abb 1 Schematische Darstellung einer Schichtenstr mung zur Ableitung der Viskosit t Auf die der bewegten Platte benachbarten Fl ssigkeitsschicht wird infolge der hier wirkenden Adh sionskr fte die gleiche Geschwindigkeit bertragen Diese Schicht bertr gt dann ber die im Verh ltnis zu den Adh sionskr ften schw cheren Koh sionskr fte einen Teil des Impulses auf die n chste Fl ssigkeitsschicht diese wieder auf die n chste usw Dadurch bil det sich eine Schichtenstr mung aus wie in Abb 1 erkennbar ist Die Schergeschwindigkeit beschreibt die r umliche Ver nderung der Flussgeschwindigkeit Da in realen Fl ssigkeiten Reibungskr fte vorhanden sind bedeutet eine unterschiedliche 108 Flussgeschwindigkeit an unterschiedlichen Orten auch eine
74. URCHF HRUNG nn SEHR Eed 115 Auswertung ir lesen RER einen 116 STICHWORTE UND KONTROLLFRAGEN F R DAS ARBEITSPL AT ZOPSPRACH 117 WEITERF HRENDE EITER TUR 117 TEIL BTHERMODYNAMIK UND KINETIK FEHLER NICHT DEFINIERT VERSUCH 1 TEMPERATURABH NGIGKEIT DER MOLW RMEFEHLER TEXTMARKE NICHT DEFINIERT AUFGABENSTELLUNG FEHLER TEXTMARKE NICHT DEFINIERT VERSUCHSANORDNUNG FEHLER TEXTMARKE NICHT DEFINIERT 8 10 4 44 111000000000 FEHLER TEXTMARKE NICHT DEFINIERT HINWEISE ZUR 5 FEHLER NICHT DEFINIERT AUSWERTUNG FEHLER TEXTMARKE NICHT DEFINIERT STICHWORTE UND KONTROLLFRAGEN F R DAS ARBEITSPLATZGESPR CHFEHLER TEXTMARKE NICHT DEFINIERT 2 east dal FEHLER TEXTMARKE NICHT DEFINIERT VERSUCH 2 1 FEHLER TEXTMARKE NICHT DEFINIERT AUFGABENSTELLUNG FEHLER TEXTMARKE NICHT DEFINIERT THEORETISCHE GRUNDLAGEN FEHLER TEXTMARKE NICHT DEFINIERT VERSUCHSANORDNU
75. Versuchsanleitungen ZUM PHYSIKALISCH CHEMISCHEN GRUNDPRAKTIKUM F R BIOCHEMIKER B SC Institut f r Physikalische Chemie der Heinrich Heine Universit t D sseldorf Prof Dr Michael Schmitt Prof Dr Claus Seidel Dr Ralf K hnemuth Prof Dr Karl Kleinermanns 4 Auflage 2013 1 2 1 1 2 2 EAAS 9 TEIL SPEKTROSKOPIE UND KINETIK u 0s20200000002000000000n0000n00n0000n00n0nn0nsnnsnnnssnsnnsnssnsnnsnnsnsnnsnnsnssnsnnee 10 VERSUCH S1 ATOMABSORPTIONSSPEKTROSKOPIE sussssossnsssnssnsnssnssnsossnsnnsnnsnssnsonsnssnsnnsnssnsansnne 10 AUFGABENSTELLUNG dg deel Eege EES El 10 THEORETISCHE GRUNDLAGEN geleed REENEN een 10 VERSUCHS UFBAU 10 11 VERSUCHSDURCHF HRUNG ees RE E SEA 12 16 Unbekannte 17
76. aden be stimmt 121 Aus Gr nden der Nachvollziehbarkeit sollen f r jeden Me punkt Start und Endtempe ratur bzw die entsprechenden gemessenen Spannungen sowie die Heizzeit protokol liert werden U It 9 1 ATn Auswertung F2 Tragen Sie die Werte f r Cpin folgende Tabelle ein K7 mol K mol Al Stellen Sie graphisch als Funktion der Temperatur dar 2 F r die gemessenen Temperaturen sollen die Schwingungsfrequenz sowie die cha rakteristische Temperatur hvr kg der EINSTEINschen Beziehung f r die Temperaturab h ngigkeit der Molw rme berechnet werden Dazu wird n herungsweise gesetzt EINSTEIN erstellte erstmals eine Beziehung f r die Temperaturabh ngigkeit der Molw rme c ar 8 T ler 1 F r eine Reihe von T Werten ist Gleichung 2 tabelliert so da mit den Me temperaturen und den gemessenen W rmekapazit ten bzw ve berechnet werden kann Geben Sie beide Werte arithmetisches Mittel an 9 Die hier verwendete Auswertung bedingt drei systematische Fehler die Verwendung einer einzigen Frequenz die Gleichsetzung von Ce und und die Vernachl ssigung des elektronischen Beitrags Leitungselektronen Berechnen Sie die Differenz von Cp und f r Kupfer bei 298 K Cp 2 J K mol 122 0 thermischer Ausdehnungskoef
77. all erster Ordnung Quasistationarit t was ist das Isosbestischer Punkt Weiterf hrende Literatur 1 Atkins P W Physikalische Chemie Verlag Chemie 2002 Diffusionskontrollierte Reaktionen 2 Wedler Gerd Physikalische Chemie Verlag Chemie Kap 25 1 3 und 25 2 2 3 Becker O B ttcher H Dietz A V Rehorek D Roewer G Schiller K Studzinskjj Timpe H J Einf hrung in die Photochemie Georg Thieme Verlag Stuttgart New York 1983 4 Lakowicz J R Principles of Fluorescence Spectroscopy Plenum Press 1 Auflage 1983 und Kluwer Academic Plenum Publishers 2 Auflage 1999 Grundlagen zu L schreaktionen und der Stern Volmer Theorie 5 J Turro Modern Molecular Photochemistry Mill Valley CA University Science Books 1991 6 Literaturwerte und f r Interessierte Seidel A M Schulz A Sauer M Nucleobase Specific Quenching of Fluorescent Dyes I Nucleobase One Electron Redox Potentials and Their Correlation With Static and Dynamic Quenching Efficiencies J Phys Chem 1996 100 5541 5553 Antestat 183 Praktische Hinweise zur Durchf hrung Pipettieren mit Luftpolsterpipetten F r die pr zise bertragung kleiner Mengen w ssriger Fl ssigkeiten 1 1000 ul werden me chanische Luftpolsterpipetten mit fest oder variabel eingestelltem Volumen verwendet Die zu pipettierenden Fl ssigkeiten kommen ausschlie
78. annt ist ep Aa Aa 9 EBI 1 A 1 8246 10 mo 0 5029 e T mol pm k mittlerer Durchmesser des hydratisierten Ions in pm relative Dielektrizit tskonstante des Solvens zi Ladungszahl des Ions F r Wasser gelten bei 25 C folgende Werte A 0 509 01 1 0 00328 mol pm 300 pm Um die Ionenst rke trotz der bei verschiedenen Temperaturen unterschiedlichen Dissoziation konstant zu halten wird NaCl zur L sung gegeben dessen Konzentration die Ionenst rke nahezu allein bestimmt Die Ionenst rke einer L sung ist definiert als I ez 10 Die Summation wird ber alle in der L sung befindlichen Ionen durchgef hrt V1 Berechnen Sie wieviel NaCl Sie einwiegen m ssen um in der Natriumacetatl sung eine Ionenst rke von 0 1 mol l zu erreichen Notieren Sie die Berechnung mit Angabe der Einwaa ge im Vorprotokoll Ber cksichtigen Sie hierbei da Z 1 2 c wa Ge EE achten Sie bei der Berechnung der NaOH Konzentration die Volumenverdopplung nach Halbneutralisation Die Konstante A in Gl 9 hat zwischen 25 und 70 C folgende Werte Tabelle 1 T C A T C A 25 0 509 50 0 535 30 0 514 55 0 541 35 0 519 60 0 547 40 0 524 65 0 553 45 0 530 70 0 560 V2 Welchen pH Wert hat die Me l sung bei 25 C 145 V3 Skizzieren Sie den Aufbau einer Glaselektrode und beschreiben Sie d
79. annungsst rke V Anthracen 1 5 PMT voltage low Anthracen 2 2 5 PMT voltage medium Anthracen 3 5 voltage medium Anthracen 4 2 5 PMT voltage high Anthracen 5 1 5 PMT voltage high Anthracen 6 Pre Scan Pre Scan 1 5 PMT voltage low TPP 2 2 5 PMT voltage medium 3 5 PMT voltage medium TPP 4 2 5 PMT voltage high TPP 5 1 5 PMT voltage high TPP 6 Pre Scan Pre Scan Auswertung Al Wie entstehen die Spektren von TPP und Anthracen Was sind ihre Besonderheiten A2 Ordnen Sie die aufgenommenen Spektren von TPP Anthracen nach den vorgenommen Einstellungen der Parameter lt Tab 1 in einem Excel Sheet und erl utern sie die auftreten den Ver nderungen A3 Vergleichen Sie die Syn Spektren von TPP und Anthracen miteinander welche Unter schiede Gemeinsamkeiten lassen sich feststellen A4 Erl utern Sie nochmal im Detail ein vollst ndiges Jablonski Diagramm mit den Begrif fen Phosphoreszenz intersystem crossing internal conversion und Fluoreszenzl schung 5 Wie berechnet sich die Lebensdauer im S Zustand von Molek len Stichworte und Kontrollfragen f r das Arbeitsplatzgespr ch Fluoreszenz Fluoreszenz Spektroskop Spaltbreite Strahlungsintensit t Quantenausbeute Jablonski Diagramm Phosphoreszenz Sicherheitshinweise und Entsorgung Anthracen und TPP sind in Aceton gel st und sollen im passenden L sungsmittel Abfall ent 12 sorgt werden Chemika
80. ation und Siededia gramm HETP L 4 N Die Trennleistung N kann aus der Halbwertsbreite b und der Gesamtretentionszeit tr be stimmt werden 2 N 8 In2 5 1 2 Die Dynamische Theorie der Gaschromatographie stellt in der van Deemter Gleichung einen Zusammenhang zwischen Diffusionseffekten und der Str mungsgeschwindigkeit u der mo bilen Phase her Cu A Streudiffusion Term nur f r gepackte S ulen B L ngsdiffusion Term C Massen bergangsterm Querdiffusion Massenspektroskopie Die Ionisation neutraler Molek le und der sich anschlie ende Zerfall in Fragmentionen liefert das Massenspektrum Die Auftrennung nach m e Verh ltnissen erfolgt je nach Ger tetyp auf unterschiedliche Art und Weise lonenauslass Austritts Werschluss linse elektrode Einlass Yerschluss T fokussierung elektrode loneneinlass Abbildung 2 Schematische Darstellung eines Quadrupol Ionenfallen Massenspektrometer http www vias org tmanalytik_germ img hl_iontrap png 48 In diesem Versuch wird ein Quadrupol Ionenfallen Massenspektrometer Abbildung 2 ver wendet Die Ionenfalle besteht aus drei Elektroden d h aus einer ringf rmigen Elektrode und zwei hyperbolischen Deckkappen Die Deckkappen haben jeweils ein Loch f r den Eintritt und den Austritt der Ionen Man nennt diesen Aufbau auch nach seinem Entwickler Paul Falle Das Prinzip einer Ionenfalle engl
81. atur und Konzentrationsbereich durch die Langmuir Isotherme beschrieben werden Um diese Frage beantworten zu k nnen wird die linearisierte Form der Langmuir Isotherme benutzt 1 1 1 1 ee 8 n N max K 1 Leiten Sie diese Gleichung aus 6 in Ihrem Vorprotokoll her 2 Tr gt man nun 1 n gegen 1 auf erh lt man eine Gerade Systematische Abwei chungen von einer Geraden deuten auf Abweichungen vom Langmuir Modell Sind die Daten in bereinstimmung mit dem Langmuir Modell sind aus Steigung und Ordinatenabschnitt die maximale Bedeckung pro Gramm Aktivkohle na und die Gleichgewichtskonstante der Adsorptionsreaktion K zu bestimmen Um die Ergebnisse mit Fehlerabsch tzungen angeben zu k nnen sollen Steigung und Ordi natenabschnitt mit linearer Regression bestimmt werden Unter der Annahme gleicher Me fehler f r alle Werte 1 kann auch der Standardfehler f r Steigung und Ordinatenabschnitt berechnet werden s Abschnitt zur Fehlerrechnung F r na und ergeben sich die Fehler X dann per Fehlerfortpflanzung 106 Beide Werte sind mit ihren Fehlern anzugeben n Auswertung nach Freundlich Analog zur Auswertung nach Langmuir kann die Auswertung mit der linearisierten Form der Freundlich Isotherme erfolgen Inn Ina en 9 V2 Leiten Sie diese Gleichung aus 7 Ihrem Vorprotokoll her Tr gt man nun Inn gegen 1n cg auf er
82. auf die Fl che A so erh lt man aus 1 eine entsprechende Gleichung f r die Schub spannung Scherspannung 5 die zwischen den betrachteten Fl ssigkeitsschichten besteht Als Schubspannung bezeichnet man allgemein die Nichtdiagonalelemente des all gemeinen Spannungstensors 6 Tys 9 4 Die Diagonalelemente o stellen dabei die Normalspannungen dar also die Kr fte senk recht zur Fl che wirken sie werden je nach Richtung Zugspannung oder Druckspannung und deren skalare Gr e Druck genannt Die nichtdiagonalen Elemente werden als Schubspan nungen bezeichnet Sie wirken tangential zur Fl che stellen also eine Belastung auf Scherung dar 2 1 Das Hagen Poiseuillesche Gesetz Die dynamische Viskosit t wurde nach 2 definiert Sie kann mit Hilfe des Hagen Poiseuilleschen Gesetzes dV _ dr 5 bestimmt werden Zur Herleitung dieses Gesetzes geht man von folgenden Annahmen aus Durch ein Rohr mit der L nge L und dem Radius bzw dem Querschnitt A str mt infolge einer Druckdifferenz p2 zwischen den Rohrenden eine Fl ssigkeit mit der Geschwindigkeit u d h mit der Volumenstr mung dV dt A u Folgende Vorausset zungen sollen erf llt sein 1 die Fl ssigkeit ist inkompressibel 2 es wirken keine u eren Kr fte 3 die Fl ssigkeit benetzt die Rohrwand u R 0 auf Rohrwand
83. biomolekularen Reaktionen ist der Ausdruck f r die eine apparente Geschwindigkeits konstante k eigentlich aus den molekularen Einzelschritten zusammengesetzt Leiten Sie ei nen Ausdruck f r die Geschwindigkeitskonstante im vereinfachten Schema der Abb 2 aus den molekularen Geschwindigkeitskonstanten Kr und kr 0 s in der Abb 1 her 2 Machen Sie sich mit den folgenden Begriffen vertraut 1 diffusionskontrollierte Ge schwindigkeitskonstante 2 reaktionskontrollierte Geschwindigkeitskonstante L sungshinweise Vergleichen Sie beide Reaktionen wobei der Zustand M 07 dem Zustand M Q o ent spricht Kar M Q Q diff M Q R2 _ 0 und 1 Stellen Sie f r beide Reaktionsschemata und R2 den Ausdruck dM dt auf und ver gleichen die Ausdr cke Nutzen Sie zur Reduzierung der Variablen bei das Quasistatio narit tsprinzip f r den Zustand M Q d h d M 0 4 0 2 Zur Diskussion ob kr oder Kan die beobachtete L schreaktion mit der apparenten Ge schwindigkeitskonstante k bestimmt vereinfachen sie den erhaltenen Ausdruck indem sie die zwei F lle herleiten 1 diffusionskontrolliert k Kr gt gt 2 aktivierungskon trolliert kg kr X Kack mit den Zusatzannahmen 21 kr gt gt kr sowie kr lt lt Kam Unter Nutzung des Vier Zustandsmodells
84. chten und verglei chen Sie beide Werte Literaturwert und Experiment mit dem Ergebnis der Berechnung des Heizwertes nach DIN 51900 5 Die Messungen mit der unbekannten Substanz werden analog zu Al ausgewertet Be stimmen Sie den Brennwert der unbekannten Substanz und vergleichen Sie ihn mit dem aus geh ndigten Literaturwert Stichworte und Kontrollfragen f r das Arbeitsplatzgespr ch Grundlagen der Thermochemie Wie ist die Enthalpie definiert wie lautet der Zusammenhang zwischen AU und AH Reaktionsw rmen energien enthalpien und deren Bestimmung Satz von HESS KIRCHOFF scher Satz Wie kann man aus den Differentialquotienten C dH dT bzw C dU dT den Satz von KIRCHHOFF herleiten Mesomerieenergie 141 Wie realisiert ein Kalorimeter adiabatische Bedingungen Warum ist die Reaktionsw rme unter isobaren Bedingungen verschieden von der bei kon stantem Volumen Warum wird die Bombe mit einem Sauerstoff berdruck gefahren Was ist bez glich des Vorzeichens der Kalorimeterkonstante zu beachten Wie lautet die Reaktionsgleichung die der Standardbildungsenthalpie von Benzoes ure und Anthracen zugrunde liegt Wie k nnen Sie die Hydrieriungsw rme von z B Benzol zu mit Hilfe eines Verbrennungskalorimeters bestimmen Verwendete Chemikalien Benzoes ure Anthracen Weiterf hrende Literatur Lehrb cher der Physikalischen Chemie Links zum Herunterladen der
85. chtigen und die Vorg nge am Auslauf ber cksichtigen Dies geschieht mittels der Hagenbach Couette Korrektur v B t 9 Normalerweise ist der Hagenbach Couette Term B t klein gegen Ct Im Prinzip kann und B aus den geometrischen Daten des Viskosimeters berechnen Dann l sst sich v nach Gl 9 absolut bestimmen Meistens begn gt man sich aber mit Relativmessungen indem man das Viskosimeter mit einer Fl ssigkeit bekannter Viskosit t kalibriert und aus den Messwer ten C und B bestimmt Das Fallk rperviskosimeter Beim Fallk rperviskosimeter wird die Fallzeit einer unter dem Einfluss der Schwerkraft durch die Fl ssigkeit fallenden Kugel gemessen F r berschl gige Messungen kann dann die Vis kosit t nach der unkorrigierten Stokeschen Formel berechnet werden 2gr p p 9 v 10 In Gl 8 bedeuten e die Erdbeschleunigung den Kugelradius die Dichte der Kugel die Dichte der Fl ssigkeit und v die Fallgeschwindigkeit der Kugel F r das im Praktikum verwendete Kugelfallviskosimeter wird die dynamische Viskosit t nach n K pr p t mPa s 11 113 berechnet Hierbei ist die Kugelkonstante die Dichte der Kugel die Dichte der Fl s sigkeit und die Fallzeit der Kugel zwischen den Markierungen auf dem Viskosimeter K und entnehmen Sie aus der folgenden Tabelle V1 Berechnen Sie aus den Angaben in Tabelle 1 jeweils die Konstanten K aus Gleichung 11 f r die ver
86. d auf 0 V und 0 A eingestellt 2 Stelltrafo f r Detektor wird auf 0 V eingestellt 3 Zur Demagnetisierung wird das geregelte Netzger t f r Magnetfeld zun chst auf 0 9 A eingestellt und nach etwa 3 Sekunden der blaue Schalter auf Position 2 Abbildung 5 umgelegt Danach wird auf 0 8 A eingestellt und der blaue Schalter abermals nach Sekunden umgelegt Position 1 Wiederholen Sie diesen Vorgang in 0 1 A Schritten bis zum Endwert von 0 A 4 Alle Ger te au er der Pumpe ausschalten Auswertung Die Auswertungen werden mit dem Programm Origin durchgef hrt 1 ffnen Sie den Graph mit Ig 0 Danach ffnen Sie Analyse gt Signalverarbeitung gt Gl tten gt Dialog ffnen Als Methode wird der FFT Filter eingestellt und f r Punkte des Fensters wird eine Zahl zwischen etwa 500 und 1000 eingegeben die Zahl sollte gerade so hoch sein dass die Kurve gegl ttet ist Der Untergrund wird ausgeschnitten so dass die Kurve der Abbildung 3 gleicht Nun kann der Gau Fit an gewendet werden dazu ffnen Sie Analyse gt Anpassen gt Nichtlinearer Fit gt Dia log ffnen Dann w hlen Sie unter Funktion Gauss und klicken auf Fit Aus BE 2 und D Differenz der x Werte vom Maximum und Schnittpunkt mit der Abzisse abgelesen werden dem Ergebnisfenster k nnen die Werte f r p A2 Erl utern Sie mit Begr ndung welche Graphen Sie zur Auswertung nutzen k nnen
87. den Verlauf der Kurve und die Anwendung des Fits V2 Wie w rde die Intensit tsverteilung der aufgespaltenen Linien aussehen wenn es sich nicht um das magnetische Moment sondern um den Bahndrehimpuls handelt Versuchsaufbau 224mm 499 mm nn 85 Bu Ba Br 1M200pA Bellows Detector Pump Furnace slit 0 1 x 2 Main slit 0 3 mm x 4 mm Wire D 0 25 mm Abbildung 4 schematische Anordnung der Bauelemente und Blenden Eine TurboDrag Pumpe erzeugt ein Vakuum von mindestens 4 10 mbar Im Ofen wird bei hoher Temperatur atomares Kalium erzeugt und gelangt durch den schma len Schlitz Bo in die Apparatur Um einen schmalen Strahl zu definieren ist eine Reihe von Schlitzen notwendig Der Hauptschlitz befindet sich vor dem Magneten und dahinter der grobe Schlitz der verhindert dass berschneidungen passieren sch tzt den Detektor von gestreuten Atomen Nur etwa eins von einer Million Kaliumatomen erreicht den Detek tor Hier wird ein Langmuir Taylor Detektor verwendet der den Ionisationsstrom misst F Informieren Sie sich ber Langmuir Taylor Detektoren 61 Versuchsdurchf hrung Wichtig 1 NIEMALS die Pumpe ausschalten Auch nicht nach Versuchsende Vorbereitung 1 Einschalten aller Ger te Schalter befinden sich auf den R ckseiten 2 Vergewissern Sie sich dass das Vakuum besser als 410 mbar ist Falls das nicht der Fall ist R
88. den Wellenzahlen gleicher J und J Werte gebil det werden stellt man nach steigenden J Werten zusammen und bildet aus diesen wiederum 34 die von J unabh ngigen Differenzen 70 und 2 aus denen sich die Rotationskonstanten berechnen lassen F4 HCl Von J AF Av Nach J Av AV Von 1 Av Nach J Av AV 35 Berechnen Sie nun die Mittelwerte der Differenzen 20 und f r beide Isotopomere Al wie gro ist die gemittelte Rotationskonstante B und B Gleichung 20 und 21 B HC 1 B H CI B H CN Geben Sie das Ergebnis mit Dimension und mit Standardabweichung an Die Kernabst nde f r beide Schwingungszust nde berechne man nach Gleichung 7 und 11 Ben tigte Naturkonstanten 3 1415927 h 6 62618 107475 c 2 997925x10 ms Zur Berechnung der reduzierten Masse 1 66056x10 ke A2 HC r H CN Geben Sie auch dieses Ergebnis mit Dimension und Standardabweichungen an F5 Diskutieren Sie warum sich die Bindungsabst nde die sie ermittelt haben unterschei den Stichworte und Kontrollfragen f r das Arbeitsplatzgespr ch Schwingungs und Rotationsspektroskopie Normalschwingungen Symmetrieauswahlregeln f r und IR Funktionsweise eines Four
89. des Okulars entsprechen somit 400 um in einem Pr parat Die Gr sse des mit X gekennzeichneten Partikels w re in diesem Beispiel also 80 um Gr ssenverteilungen Grundlegend zu unterscheiden sind die Verteilungssumme und die Verteilungsdichte Bei der Verteilungssumme D wird der Anteil der Gesamtmenge der unterhalb einer bestimmten Par tikelgr e liegt aufgetragen 76 se E i min n Gesamtmenge X nin Bei der Verteilungsdichte q wird noch zus tzlich auf die Intervallbreite bezogen Teilmenge 20175 Gesamtmenge x Intervallbreite min Somit ergibt sich f r die Verteilungsdichte 006 00 0 q x 4 bergang zum Differentialquotient dQ x q x 5 dx q x dx ist der Mengenanteil der Partikel mit der Gr e x Die Verteilungssumme ergibt sich aus der Integration zwischen der kleinsten Partikelgr e und der laufenden Partikelgr e ch 5 min 77 0 5 0 5 Abbildung 3 Verteilungssumme oben und Verteilungsdichte unten einer symmetrischen links und asymmetrischen rechts Verteilung Abbildung 3 zeigt die Verteilungsumme und die zugeh rige Verteilungsdichte 4 f r eine symmetrische normalverteilte und eine asymmetrische logarithmisch normalverteilte Ver teilung s u Die Verteilungssumme kann man f r stetig differenzierbare Fun
90. e Mischverh ltnisse s Tabelle 42 Bedienung des Spektralphotometers 1 Rechner Monitor und Spektrometer einschalten 2 Auf dem Desktop das Programm WinUV starten Programm Scan starten 3 In das Setup Men gehen e X Mode Men Startwellenl nge auf 600 nm setzen e Im Scan Control Men Average time auf 0 3 setzen Vor jedem Spektrum nach Einsetzen der gef llten K vetten Me k vette vorne Referenzk vette hinten die Taste Zero bet tigen Zum Starten des Scans die Taste Start anklicken In das Verezichniss eigene Dateien Praktikum wechseln Dort einen Ordner mit der Gruppennummer Gruppe erzeugen In diesen Ordner wechseln Dem zu erzeugenden File einen eindeutigen Namen geben z B p nitrophenol_H20O Bei sample name auch einen eindeutigen Namen 20 oder ph6 6 eingeben Wenn alles richtig gemacht wurde dann sollten die Spektren in etwa so wie die in dieser Ab bildung aussehen A ehn Abb 3 a Spektrum 2 und NaOH und b gepufferte L sungen Auswertung Fl Tragen Sie die Me werte in folgende Tabelle ein 43 Wellenl nge nm nm Messung Extinktion Extinktion Extinktion pH 6 6 pH 6 8 pH 7 0 pH 7 2 pH 7 4 pH 7 6 pH 7 8 HO NaOH
91. e Chemie 2 Auflage Wiley VCH 2008 3 http www chemgapedia de vsengine vlu vsc de ch 13 vlu praktikum 1 viskositaet vlu Page vsc de ch 13 pc praktikum 1 viskositaet grundlagen vscml html Antestat 117 Teil Thermodynamik und Kinetik Versuch T1 Temperaturabh ngigkeit der Molw rme Aufgabenstellung I Messung der Molw rmen von Cu als Funktion der Temperatur im Bereich von 77 K bis Raumtemperatur Berechnung der charakteristischen Temperatur und der dazugeh rigen Frequenz von Cu aus der Formel von EINSTEIN Berechnung und graphische Darstellung der molaren Enthalpie und Entropie von Cu von 77 298 Versuchsanordnung Einem Metallblock aus Kupfer n Cu 13 3 mol kann durch elektrische Heizung Energie zu gef hrt werden Die dabei auftretende Temperatur nderung wird durch ein im Metallblock befindliches Pt Widerstandsthermometer gemessen Die Heizung erfolgt mit einem 15 V Netzteil ber einen einstellbaren Zeitgeber Schaltuhr durch den die Heizzeit festgelegt wird Ein Pt Widerstandsthermometer zur Beobachtung der Temperatur in der Umgebung des Kup ferblocks ist an ein Digitalmultimeter angeschlossen das den temperaturabh ngigen Wider stand des Thermometers mi t und in eine dem Widerstand proportionale Spannung umsetzt Die Temperatur des Kupferblocks wird ber ein digitales Voltmeter von einem Computer zeitabh ngig aufgezeichnet Hierbei kann wahlweise die Ausgangsspannung mit ein
92. e nach V5 in Abschnitt 1 2 wird mit jeder Nukleo sidzugabe gleichzeitig die Farbstoffkonzentration reduziert Um die L schung von diesem Effekt zu trennen muss zus tzlich eine Verd nnungskorrektur der gemessenen Fluoreszen zintensit ten durchgef hrt werden F Forrigierr X Verd nnungskorrektur Die anschlie end zu berechnenden inversen relativen Intensit ten Fo F sind dann gegen die L scherkonzentration aufzutragen Stern Volmer Auftragung 5 2 Bestimmung der dynamischen Stern Volmer Konstanten Aus Lebensdauerdaten in Tabelle 2 zur Verf gung gestellt wird berechnet und analog in einem Stern Volmer Plot aufgetragen Die dynamischen Stern Volmer Konstanten Kon K n nen nach Gleichung 14 aus der Steigung ermittelt werden Q Tc 120 Q Thymidin Tc 120 Q Cytidin 0 mM 5 0 ns 5 0 ns 10 mM 4 4 ns 4 6 ns 20 mM 3 9 ns 4 3 ns 30 mM 3 5 ns 4 0 ns 40 mM 3 2 ns 3 8 ns 50 mM 2 9 ns 3 6 ns Tabelle 2 Fluoreszenzlebensdauer von C 120 bei verschiedenen Nukleosidkonzentrationen 181 4 5 3 Bestimmen Sie die Werte der dynamischen L schkonstanten kq f r beide Nukleoside und vergleichen Sie diese mit dem oben gegebenen Wert Lee f r eine diffusionskon trollierte L schung Diskutieren Sie ihre Ergebnisse unter Ber cksichtigung der Ab bildung 1 und der Erkenntnisse aus V1 5 d h welche Gr nde kann es geben dass eine L schkonstante nicht den diffusionskontroll
93. echselt Um gebrauchte Spitzen zu entfernen besitzen die Pipetten meistens eine Spitzenabwerfvorrichtung Nur bedingt geeignet sind Luftpolster pipetten zur Handhabung von organischen L sungsmitteln mit hohem Dampfdruck 184 Anhang Fehlerrechnung Fehlerfortpflanzung Der Gebildete treibt die Genauigkeit nicht weiter als es der Sache entspricht Aristoteles Bei der Bestimmung einer physikalischen Gr e kann nicht erwartet werden da der ermit telte Wert fehlerfrei ist Daher ist es unumg nglich die G te des Experimentes zu berpr fen Die folgende Fehlerrechnung gilt nur f r zuf llige nicht f r systematische Fehler Arithmetischer Mittelwert und Standardabweichung Wenn N Messungen derselben Gr e die Ergebnisse x2 geliefert haben und alle Werte x untereinander gleichwertig sind so ist der wahrscheinlichste Wert der gemessenen Gr e N X 2 j Gleichung 1 i l N Alle Einzelmessungen sind fehlerbehaftet und streuen zuf llig um den Mittelwert Dieses Streuen erfa t die Standardabweichung 5 Gleichung 2 auch mittlerer quadratischer Fehler genannt Dabei ist zu beachten da s nur ein Sch tzwert der wahren Standardabweichung o ist die aus einer sehr gro en unendlichen Zahl von Einzelmessungen bestimmt wird Aus diesem Grund f hrt die Statistik die Me unsicherheit ein Gleichung 3 AN Im Rahmen des PC Anf ngerpraktikums verzichten wir bei der Berechnun
94. eeigneten Redoxdaten schwierig ist bleibt diese L schreaktion h ufig unerkannt Die Tatsache dass die entstehenden Radikalionen ge nderte S ure Base Eigenschaften haben hat h ufig einen gekoppelten Protonen und Elektronentransfer zur Fol ge effektiv wird also ein Wasserstoffatom transferiert In diesem Praktikum soll als typisches Beispiel hierf r die L schung des Farbstoffs Couma rin 120 durch Nukleoside untersucht werden Die experimentellen Befunde bei dieser Reakti on deuten auf einen gekoppelten Protonen und Elektronentransfer als Reaktionsweg hin Die Exciplexbildung ist ein Spezialfall einer Elektronentransferreaktion und stellt eine chemi sche Bildungsreaktion einer Molek lverbindung dar die nur im angeregten Zustand wesent lich stabilisiert ist In der besprochenen Reihe von Reaktionen ist der F rster sche Energietransfer eine Ausnah me da diese Fluoreszenzdesaktivierung keinen Sto kontakt erfordert und der Energieaus tausch nicht durch eine chemische Reaktion verursacht wird Bei geeigneter berlappung der 164 Emissionsbande des angeregten Donormolek ls M mit der Absorptions bande eines Akzep tormolek ls C wird die Energie durch eine Dipol Dipol Wechselwirkung Sender Antennen Weg ber den Raum mit einer Abstandsabh ngigkeit 1 R bertragen d h es findet keine Emission und Reabsorption der Strahlung statt 2 Einfluss der Diffusion Die Lebensdauer des Farbstoffs im angeregten Zustand
95. egten Menge Essigs ure mit c so errechnen sich die Konzentrationen im Gleichgewicht ber den Dissoziationsgrad yo 64 Face 4 1 5 Geht man davon aus da im betrachteten Konzentrationsbereich lt 10 mol l die interioni schen Wechselwirkungen gering sind kann man durchaus mit der N herung c a rechnen Durch Kombination der Gleichungen 2 4 und 5 erh lt man dann net 6 Daraus folgt f r a lt lt 1 7 Die molare Leitf higkeit A ist definiert als 8 mit spezifische Leitf higkeit in IO om F r den Idealfall unendlicher Verd nnung nimmt die molare Leitf higkeit einen Grenzwert an die Grenzleitf higkeit die sich aus den Ionengrenzleitf higkeiten Ai zusammensetzt Beispiel f r ein Salz A V A 4 v_X 9 Wegen der Ionen Wechselwirkung in realen L sungen ist die molare Leitf higkeit nicht un abh ngig von der Konzentration wie es in idealen L sungen zu erwarten w re Der Zusam menhang wird durch die von KOHLRAUSCH gefundene Gesetzm igkeit beschrieben A kve 10 Dies gilt jedoch nur f r starke Elektrolyte Die Grenzleitf higkeit der Essigs ure mu daher ber die Ionengrenzleitf higkeiten berechnet werden berlegen sie sich den mathematischen 150 Zusammenhang Nach Gleichung 9 gilt A HAc 2 11 Mit bekannter Grenzleitf higkeit l t sich der Dissoziationsgrad in Abh ngigkeit von der K
96. eilungsdichte der Gr en bei einer Normalverteilung gilt Bei praktisch auftretenden Verteilungen sind h ufiger nicht die Gr en normalverteilt son dern ihr Logarithmus Man bezeichnet diese als logarithmische Normalverteilungsfunkti on 79 Da in jedem Intervall unabh ngig der gew hlten Verteilung die selbe Partikelmenge vorliegt gilt q Inx dinx 8 und somit 41 1 q 9 x Zwischen der Normalverteilung und der logarithmischen Normalverteilung besteht also fol gender Zusammenhang 2 exp ee 10 1 q x On V27 x 2 On Die RRSB Funktion ist benannt nach Rosin Rammler Sperling und Bennet und lautet n x D x 1 exp 11 x mit x als Lageparameter und n als Breitenparameter Durchf hrung Auswertung F1 Tragen Sie die Anzahl der gemessenen Partikel die in einen bestimmten Gr ssenbereich f llt in folgende Liste als Striche ein 80 1 4 4 7 7 10 10 13 13 16 16 19 19 21 21 24 24 17 1 Zeichnen Sie ein Histogramm der Gr enverteilung A2 Bestimmen Sie die Summenverteilung A3 Bestimmen Sie die Breite der Verteilung A4 Passen sie an die Me werte eine der in Abschnitt 2 3 beschriebenen Verteilungsfunktio Stichworte und Kontrollfragen f r das Arbeitsplatzgespr ch e Verteilungsfunktionen Verteilungsdichte Verteilungssumme e Aufl s
97. ektrischen Stromes der erforderlich ist um die beiden Sensorplatten mit einer konstanten Frequenz von 30Hz und einer Amplitude von weniger als schwingen zu lassen Zwischen den Sensor platten befindet sich ein goldbeschichteter Temperatursensor zur pr zisen Ermittlung der Messtemperatur Dieses Ger t wurde anf nglich mit Substanzen bekannter Viskosit t kali briert und muss von Zeit zu Zeit nachkalibriert werden 114 Versuchsdurchf hrung a Bestimmen Sie die Viskosit ten von n Propanol Glykol und Glycerin bei Raumtempe ratur bei 30 40 60 und 90 C mit dem Schwingplattenviskosimeter Temperatur Propanol Glykol Glycerin RT 30 40 60 90 b Bestimmen Sie die Viskosit t von Glycerin bei einer selbst gew hlten Temperatur und verd nnen Sie in 5 Experimenten mit Wasser sukzessive jeweils um den Faktor 2 F2 Konzentration mol l Viskosit t mPa s Glycerin Verd nnung 1 Verd nnung 2 Verd nnung 3 Verd nnung 4 Verd nnung 5 c Bestimmen Sie die Viskosit t von Wasser mit dem Kugelfallviskosimeter einmal mit Kugel 1 und einmal mit Kugel 2 Messen Sie jeweils 5 Kugeldurchg nge Vergleichen sie die erhaltenen Werte der beiden Kugeln Entnehmen Sie die Dichte von Wasser bei der Messtemperatur der beim Versuch ausgelegten Tabelle 115 Messtemp
98. em kon stanten Offset kompensiert und zur Steigerung der Me empfindlichkeit stark verst rkt wer den So werden noch kleine nderungen der Temperatur detektierbar Damit die Messungen unter adiabatischen Bedingungen durchgef hrt werden k nnen mu der W rmeaustausch zwischen Metallblock und Umgebung vernachl ssigbar sein Das ist der Fall wenn das Metall ann hernd die Temperatur der Umgebung hat Wenn also die Tempe raturabh ngigkeit der Molw rme bestimmt werden soll mu eine Umgebung mit Temperatu ren in dem angegebenen Temperaturintervall von rund 200 C vorhanden sein Dazu wird das Temperaturgef lle ausgenutzt das sich in einem mit wenig fl ssigen Stickstoff gef llten De war Gef ausbildet Im unteren Teil herrscht die Temperatur des unter Atmosph rendruck siedenden Stickstoffs 196 C im oberen Teil liegt sie etwas unter Zimmertemperatur Mit Hilfe eines geeigneten Stativs kann der Metallblock in unterschiedlichen H hen aufgeh ngt werden Die in den jeweiligen Bereichen des Dewars vorliegenden Temperaturen werden mit 118 Hilfe eines weiteren Widerstandsme f hlers bestimmt V1 welche Gr e zeichnen Sie mit dem Computer auf V2 Stellen Sie den Verlauf der W rmekapazit t gegen die Temperatur dar und diskutieren Sie diese Funktion Zeigen Sie da bei Metallen bei Raumtemperatur 3 gilt V4 Wie werden blicherweise Thermometer kalibriert und wie soll dies im Praktikum durchgef hrt werden
99. en Informieren Sie sich vor der Durchf hrung des Versuchs ber die im Versuch eingesetzten Chemikalien R und S S tze Entsorgung Wichtige Hinweise entnehmen Sie K hn Birett Merkbl tter Gef hrliche Arbeitsstoffe dem Merck Katalog oder den Sicherheitsdatenbl t tern der eingesetzten Chemikalien Fachbibliothek Chemie Natronlauge verd Essigs ure verd Natriumchlorid Entsorgungshinweise Die verd nnten L sungen werden neutralisiert und in den Ausgu berf hrt Stichworte und Kontrollfragen f r das Arbeitsplatzgespr ch Versuchsaufbau durchf hrung und auswertung Erl utern Sie das Funktionsprinzip der Einstabmesskette bzw Glaselektrode Herleitung der Henderson Hasselbalch Gleichung Eigenschaften und Kenngr en von Pufferl sungen Berechnung der einzusetzenden Salzmenge Aktivit t VAN T HOFFSCHE Gleichung DEBYE H CKEL Gleichung Weiterf hrende Literatur Haman Elektrochemie VCH 3 Auflage 1998 Kapitel 3 1 4 3 1 11 und 3 6 4 3 6 7 Barrow Physikalische Chemie Band 3 Vieweg Braunschweig 1983 Kap 20 Antestat 148 Versuch 5 Hydrolyse Aufgabenstellung l Bestimmung der Grenzleitf higkeit von Natriumchlorid Natriumacetat Salzs ure und Essigs ure ber Leitf higkeitmessungen bei verschiedenen Konzentrationen zwischen 8 10 und 107 moll Vergleich mit Literaturwerten 2 Berechnung des Dissoziationsgrades und der Dissoziation
100. en tigt sondern ein schwin gungsinduziertes Dipolmoment Die resultierenden Energieniveaus des zweiatomigen schwingenden und rotierenden Molek ls lassen sich in erster N herung als Summe der Schwingungs und der Rotationsterme ausdr cken Im Gegensatz zu den reinen Rotationsspektren bei denen berg nge nur innerhalb eines Schwingungszustandes auftreten sind die Rotationsterme bei der Rotations Schwingungsspektroskopie auch abh ngig vom Schwingungszustand Die Tr gheitsmomente Ia I und h ngen vom Quadrat des Abstands der Atome von den entsprechenden Haupt tr gheitsachsen ab Gleichung 1 die sich in den einzelnen Schwingungszust nden unter scheiden Die Rotationskonstanten sind somit ebenfalls vom Schwingungszustand abh ngig und werden f r den Grundzustand mit und f r den angeregten Schwingungszu stand mit A B und bezeichnet 30 Die Auswahlregeln der Rotations Schwingungsspektren linearer Rotoren lauten 1 Parallelbanden da hier der bergangsdipol der Molek lachse liegt 7 0 1 Senkrechtbanden da hier der bergangsdipol senkrecht zur Molek lachse liegt Dieser Fall tritt nur bei Molek len mit einem von Null verschiedenen elektronischen Drehimpuls im elektronischen Grundzustand auf z B Radikale wie OH oder NO mit elektro nischer r Symmetrie p 5 4 gt 3 1 2 7 0 1 5 4 gt 3 0 2 R
101. en an die Ausgleichskurve graphisch bestimmt A2 Vergleichen Sie die experimentellen Werte mit den geeigneten Literaturwerten Diskutieren Sie den Zusammenhang zwischen Gitterenthalpie Solvatationsenthalpie und L sungsenthalpie Tabelle 1 Theoretisch zuzugebende Salzmengen Die tats chlichen Zugaben d rfen um 2 von der Vorgabe abweichen sind aber exakt in Tabelle 3 zu notieren 1 Salzzugabe 2 Salzzugabe 3 Salzzugabe 4 Salzzugabe 5 Salzzugabe 6 Salzzugabe 7 Salzzugabe 8 Salzzugabe n nz 300 140 120 100 80 60 40 30 m KNO Tabelle 2 Elektrische Werte der integrierten Heizung Heizwiderstand Q 17 8 Heizspannung V 22 7 Tabelle 3 Messwerte tats chliche Beginn der Ende der Heizzeit Temp Beginn der Zugabe Heizzeit Heizzeit bis erh hung Salzzugabe Soll Ist m KNO g At sec ATcw K 1 Zugabe 300 2 Zugabe 140 3 Zugabe 120 4 Zugabe 100 5 Zugabe 80 6 Zugabe 60 7 Zugabe 40 8 Zugabe 30 133 Im Protokoll f r jede Salzzugabe zu berechnende Gr en e W rmekapazit t des Systems Cw J Temperaturdifferenz je Salzzugabe e Umgesetzte W rmemenge Q J Integrale L sungsw rme J Integrale molare L sungsw rme Ah J mol Stichworte und Kontrollfragen f r das Arbeitsplatzgespr ch Gittere
102. ende Reaktionen ab 5 1 Daneben findet auch eine Reaktion mit dem L sungsmittel Wasser statt A H O gt B H 2 Damit ergibt sich f r die Abnahme der Konzentration von Malachitgr n AA lt AIIOH k ANH O 3 Die Wasserkonzentration bleibt wie die OH Konzentration w hrend der Reaktion praktisch konstant und kann mit k und zu einer neuen Konstanten zusammengefa t werden k OH k H 0 k 4 Damit lautet das Geschwindigkeits Zeit Gesetz A3 EI A 5 ES 5 Es handelt sich hiermit um eine Reaktion pseudo erster Ordnung Die Integration des Ge schwindigkeitsgesetzes erster Ordnung ergibt 97 6 2 3 Zusammenhang zwischen Konzentration und Extinktion Die Konzentrations nderung wird spektralphotometrisch verfolgt Der Zusammenhang zwi schen Konzentration und Extinktion wir durch das Bouguer Lambert Beer sche Gesetz gege ben I A log T 7 mit der Absorbanz Extinktion der Intensit t 1 dem molaren Extinktionskoeffizienten der Konzentration c und der Schichtdicke d Um die Extinktion als Me gr e einzuf hren betrachten wir zuerst eine allgemeine Reaktion gt 8 F r die zur Zeit t gemessene Extinktion gilt dann A ae pe d 9 A und p stellen die Konzentrationen zur Zeit t dar F hrt man die Umsatzvariable x ein erh lt man f r die jeweiligen Konzentrationen a a V Date 10 ist die Konzentration zur Zeit t 0
103. enthalpie AH bzw Ah V8 M ssen Sie nach der letzten Salzzugabe das System nochmals auf aufheizen Nach der letzten Salzzugabe wird eine weitere Nachperiode abgewartet bevor die Messdaten erfassung mit dem Stop Knopf im DMM Programm beendet wird Auswertung Die Messdaten werden mittels File gt Save as als mas Datei gespeichert F r die weitere Auswertung wird die Datei in das auf dem Rechner installierte Tabellenkalkulation Excel importiert Die im Folgenden beschriebene Vorgehensweise geht von der Benutzung von MS Excel 2010 mit Punkt als Dezimaltrennzeichen aus Im Reiter Daten wird die Funktion Aus Text gew hlt der Dateitypfilter auf Alle Datei en ge ndert und die aus dem DMM Programm exportierte Datei ausgew hlt Im folgenden Dialog muss als Trennzeichen Komma ausgew hlt werden weitere Einstellungen m ssen nicht angepasst werden In der resultierenden Tabelle wird nur die erste Spalte A ben tigt die die Messwerte enth lt Die dritte Spalte enth lt die protokollierte Messzeit und kann zur Orientierung n tzlich sein Um eine Zeitachse zur Darstellung der Daten zu erzeugen wird eine zus tzliche Spalte mit von 0 in 0 5 Schritten steigenden Werten hinzugef gt Die mittels des Stabthermometers be obachteten Temperatur nderungen werden benutzt um das die Messwerte in Temperaturwerte zu konvertieren Die erhaltenen Werte werden gegen die Temperatur aufgetragen Abb 3 131
104. er Pumpe zum Abf hren der Kompressionsw rme also zur K hlung Der Antrieb des Rotors erfolgt durch einen Elektromotor Bei zweistufigen lpumpen sind zwei solcher Rotoren so hintereinandergeschaltet da der Auspuff der ersten Stufe zum An saugstutzen der zweiten Stufe f hrt Das Endvakuum das mit einer lpumpe erreicht werden kann wird durch zwei Komponen ten bestimmt 1 durch den Dampfdruck des verwendeten ls und 2 durch den Druck gegen den die Pumpe beim Aussto arbeiten mu Je geringer dieser Druck ist desto besser ist das auf der Ansaugseite erreichbare Endvakuum so da die durch den Schieber von 5 nach 4 berf hrte Restgasmenge und der Anteil der im l gel sten Gase entsprechend geringer wer den Bei einer einstufigen Pumpe kommt das l n mlich zwangsl ufig mit der atmosph ri schen Luft in Ber hrung und nimmt aus dieser Gas auf das dann w hrend des lumlaufs va kuumseitig entweicht Ein besseres Endvakuum erreicht man mit einer zweistufigen lpum pe W hrend bei der einstufigen Pumpe die erste Stufe die zugleich Endstufe ist gegen den Druck der u eren Atmosph re f rdern mu f rdert die erste Stufe der zweistufigen Pumpe nur gegen den Druck auf der Ansaugseite der zweiten Stufe Besteht diese abgesaugte Atmosph re nicht aus sogenannten Permanentgasen sondern aus kondensierbaren D mpfen dann k nnen diese D mpfe nur bis zu ihrem S ttigungsdampf druck bei der Betriebstemperatur der Pumpe ko
105. er Gr enordnung von 10 mbar auf der Vorvakuumseite von Turbomolekular und Diffusionspumpen aufrechterhalten k nnen e 4 1 Geh use 6 gt 2 Rotor N 3 3 Schieber 3 55 N 1 4 Saug ffnung 2 5 Ausla ventil 6 Gasballasteintritt Abbildung 1 Prinzipbild einer Drehschieberpumpe Funktionsprinzip der ldrehschieberpumpe Eine rotierende lpumpe besteht aus einem zylindrischen Pumpengeh use 1 in dem ein Stahlzylinder 2 um seine Achse rotiert Die Achse verl uft parallel aber mit einem gewissen Abstand zu der gedachten Achse des Geh uses 1 Der Rotor 2 enth lt zwei oder drei in Schlitzen gleitende Schieber 3 die durch Fliehkraft oder Federkraft an die Geh useinnen wand gedr ckt werden Die Schieber grenzen sichelf rmige Sch pfr ume ab die sich peri odisch erweitern und verkleinern Dabei schieben sie das im Sch pfraum vorhandene Gas vor sich her komprimieren es und sto en es durch den Auspuffstutzen aus Um ein Ansaugen von Gas durch den Auspuffstutzen zu vermeiden ist ein Druckventil 5 eingebaut das nur ffnet wenn der Druck der Innenseite gr er ist als der Druck auf der Au enseite In dem Raum 83 oberhalb des Ventils 5 befindet sich die lf llung der Pumpe Die geringe durch das Ventil tretende lmenge reicht zur Schmierung der Schieber gegen die Geh usewand aus und ver bessert die Abdichtung zwischen Schieber und Geh use Au erdem dient der lvorrat d
106. eratur Dichte von Wasser bei Messtemperatur Kugelfallzeit s Kugel 1 Kugel 2 Auswertung Al Tragen Sie den Logarithmus der Viskosit t von n Propanol Glykol und Glycerin gegen die reziproke absolute Temperatur auf und bestimmen Sie die Parameter aus Gleichung 6 und diskutieren Sie die Ergebnisse A2 Tragen Sie die Viskosit t von Glycerin gegen die Konzentration von Glycerin auf und diskutieren Sie das Ergebnis A3 Berechnen Sie die dynamische und die kinematische Viskosit t von Wasser aus den Ku gelfallzeiten in ihrer Messwerttabelle Tragen Sie in Zeile 6 den Mittelwert und die Standar dabweichung der gemessenen Viskosit ten ein Dynamische Vis Dynamische Vis Kinematische Vis Kinematische Vis kosit t mit Kugel 1 kosit t mit Kugel 2 kosit t mit Kugel 1 kosit t mit Kugel 2 Chi Li A m Diskutieren Sie unterschiedlichen Ergebnisse f r die Viskosit ten von Wasser und ihrer Standardabweichungen bei Verwendung der beiden Kugeln 116 Stichworte und Kontrollfragen f r das Arbeitsplatzgespr ch Transportgleichungen dynamische und kinematische Viskosit t innere Reibung Hagen Poiseuillesches Gesetz Temperaturabh ngigkeit der Viskosit t Newtonsche Flul ssigkeiten Plastizit t Dichte Messmethoden Weiterf hrende Literatur 1 Kleinermanns Karl Vorlesungsskript STGF D sseldorf 2008 2 Tietke Bernd Makromolekular
107. eratur T und vom Druck p abh ngig Die Einheit der dynamischen Viskosit t Z higkeit n ist 1 1000 Eine alte Einheit ist das Poise 1 Poise 0 1 Die dy namische Viskosit t ist immer dann wichtig wenn die Massentr gheit der Fl ssigkeit keine Rolle spielt z B bei der Gleitlager und Getriebeschmierung Die Schichtdicke der einzelnen Schichten ist f r das Modell nicht von Belang Es ist jedoch sinnvoll anzunehmen dass die Ausdehnung durch die mittlere freie Wegl nge der Molek le gegeben ist Teilchen die in eine bestimmte Schicht berwechseln haben eine bremsende Wirkung sofern sie sich lang samer als die Teilchen der betrachteten Schicht bewegen und eine beschleunigende wenn sie eine h here Geschwindigkeit als diese haben Transport von Impuls durch St e Oberhalb einer bestimmten Flie geschwindigkeit des Fluids nimmt die Viskosit t pl tzlich stark zu Die laminare Str mung ist in eine turbulente Str mung umgeschlagen in der die Schichten 109 miteinander verwirbeln und sich durchmischen Das h ufig auftretende Verh ltnis von dyna mischer Viskosit t n und Dichte p wird kinematische Viskosit t v genannt 3 Die Einheit der kinematischen Viskosit t ist 1287 alte Einheit 1 Stokes 107 mie Sie beschreibt das Str mungsverhalten unter Einfluss von Massentr gheit und Schwerkraft und wird z B f r die Berechnung von Rohrstr mungen ben tigt Bezieht man die Reibungs kraft Fr
108. eren Funktionswei se V4 Beschreiben Sie kurz die Funktionsweise eines Thermostaten Versuchsaufbau Die Apparatur besteht aus einem doppelwandigen Gef das an einen Thermostaten ange schlossen ist einer Einstabme kette sowie einem Pr zisions pH Meter Der Elektrolyt wird w hrend der Messungen mit einem Magnetr hrer ger hrt Die Elektroden werden in einem Gef mit ges ttigter KCI L sung aufbewahrt Sie sind vor dem Einsetzen in die Me zelle gr ndlich mit dest Wasser zu sp len und nach Beendigung der Messungen und gr ndlichem Sp len mit dest Wasser wieder in das Aufbewahrungsgef zu stellen Versuchsdurchf hrung 1 Kalibrierung des pH Meter Die Kalibrierung des pH Meter erfolgt nach der Zweipunkt Methode Zun chst wird die Einstabme kette in eine Pufferl sung pH 7 eingetaucht und mit der Elektrodenanpassung Nullpunkt der Wert 7 00 eingestellt Nach gr ndlichem Sp len der Glaselektrode mit dest Wasser wird in einer zweiten Pufferl sung pH 3 mit Hilfe der Elektrodenanpassung Steilheit der Wert 3 00 eingestellt F3 Warum wird zuerst bei pH 7 kalibriert und dann bei pH 3 Notieren Sie ihre Antwort hier 2 Stellen Sie sich durch Mischen von je 75 cm 0 01 mol l NaOH und 0 02 mol l Essigs ure eine L sung her die quimolare Mengen an freier Essigs ure und ihrem Natriumsalz ent h lt halbneutralisierte Essigs ure 3 Stellen Sie durch Einwiegen von festem NaCl in der L sung eine Ionenst
109. erstes werden Absorptionsspektren bestimmt 70 Options Accessories Reports Auto store Cary Options Accessories Reports Autosstore Instrument setup Display options or S N Mode Data mode Fluorescence C Overlay traces N Mode 5 Scan setup St ofscans 10 Y 0 0000 es 5 minimum mM Excitation Synchronous Y maximum 1000 000 gt Mode Wavelength nm v Cycle mode C Smoothing Excitation 0 Zero order Na 15 Ind Sav tzky Golay en Start nm 200 00 Excitation slit Time min 1 0000 Factor 5 Stop 0 00 Emission sit Ezcitation filter E mission filter 30 Mode Auto ES Essop 590 Er incrementin 000 d herement PMT De tector voltage Scan control 4 4 A Low Medium High Manual Volts v bm Slowest Slow Medium Fast Fastest Survey Manual 4 C Corrected spectra Scan rate nm min 500 000 Averaging time s 01000 Data interval nm 1 0000 Nun sollen Sie mit den selben Parametern Emissionsspektren bestimen Options Accessories Reports Auto store Options Accessories Reports Auto store Instrument setup Display options C CAT or GAN Mode a Data mode Fluorescence C Dveilay traces N Mode
110. ethoden S tze von Einstellungen abgespeichert die un ter dem Men punkt Collect Experiment aufzurufen sind Im Laufe des Experiments m ssen drei Methoden benutzt werden Spektrum exp Parameter zur Messung eines kompletten Fluoreszenzspektrums Messung des Signals Sc R das f r die unterschiedliche Effizienz des Detektionssystems korrigiert ist Anreg exp Parameter zur Messung eines Anregungsspektrums Messung eines korrigierten Signals Se R Signal Referenz das f r die unterschiedliche Effizienz des Anregungssystems korrigiert ist Punkt cwa Parameter zur Bestimmung der Fluoreszenzintensit t bei Anregung am isosbesti schen Punkt Anregungswellenl nge n und Emissionswellenl nge n sind NACH Auswahl der Me 2 Experimente Allgemeines Die Stern Volmer L schexperimente werden als Punktmessungen d h Messungen bei fester Anregungswellenl nge und fester Emissionswellenl nge bei 360 nm Anregung durchgef hrt Die spektralen Eigenschaften der Molek le M bzw sollen den kompletten Spektren entnommen werden Zur sp teren Auswertung mit z B Excel m ssen die Spektren als DI ASCH File with Header gespeichert werden unter Speichern unter ausw hlen Excel k nnen die gemessenen Spektren dann normiert und graphisch dargestellt werden Beim Einsetzen der K vette ist auf die Strahlposition zu achten Vor Beginn der Experimente ist die Anleitung zur Benutzung der Luftpolster
111. fizient Kompressibilit tskoeffizient Vm Molvolumen Werte z B bei http www webelements com Bestimmen Sie AH T bzw AS T Durch Integration von Cp T bzw Cp T T sind die Enthalpie bzw Entropie nderungen AH T und AS T in sinnvollen Schritten von z B 10 zu ermitteln Tragen Sie AH T und AS T gegen T auf um die Abh ngigkeit dieser Gr en von der Temperatur zu bestimmen 4 Bestimmen Sie aus dem Diagramm AH 298 K und AS 298 K AH 298 K AS 298 K Bei Arbeiten mit fl ssigem Stickstoff ist besondere Vorsicht geboten Es mu eine Schutz brille getragen werden liegt am Versuch aus 123 Tabelle 1 Abh ngigkeit von 3 3 3 3 0 08 6 1690 0 39 3 5172 0 70 2 1055 0 09 5 9947 0 40 3 4655 0 71 2 0618 0 10 5 8368 0 41 3 4146 0 72 2 0179 0 11 5 6922 0 42 3 3644 0 73 1 9738 0 12 5 5587 0 43 3 3148 0 74 1 9293 0 13 5 4345 0 44 3 2658 0 75 1 8846 0 14 5 3182 0 45 3 2174 0 76 1 8395 0 15 5 2088 0 46 3 1696 0 77 1 7940 0 16 5 1053 0 47 3 1222 0 78 1 7481 0 17 5 0071 0 48 3 0754 0 79 1 7016 0 18 4 9135 0 49 3 0289 0 80 1 6546 0 19 4 8241 0 50 2 9829 0 81 1 6069 0 20 4 7384 0 51 2 9372 0 82 1 5584 0 21 4 6561 0 52 2 8919 0 83 1 5092 0 22 4 5768 0 53 2 8469 0 84 1 4590 0 23 4 5003 0 54 2 8022 0 85 1 4078 0 24 4 4263 0 55 2 7577 0 86 1 3554 0 25
112. g der Me unsi cherheit auf die Gewichtung durch den Studentfaktor t und setzten diesen f r alle Auswertun gen gleich 1 Das bedeutet wir setzen unendlich viele gleichwertige Messungen voraus wenn wir die Me unsicherheit berechnen 185 Die Angabe des Endergebnisses E ist dann 100 Gleichung 4 x z B wenn als ungerundete Werte f r 2785 35487 kJ und u A H gt 9g 0 085 kJ mol erhalten werden dann ist das Endergebnis als 2785 35 0 09 Klima oder 9 2785 35 0 004 anzuge ben Die erste von Null verschiedene Ziffer wird zum gr eren Fehler hin aufgerundet und bestimmt die Anzahl der Nachkommastellen bei x Bei einem Experiment ist es h ufig der Fall da eine Gr e y eine Funktion einer mehrerer Gr en 2 Xn z B y 2 Xn ist Sind diese Gr en fehlerbehaftet so kann z B mit Gleichung 5 2 EIS die Standardabweichung des Mittelwertes ur F berechnet werden Auf hnliche Weise kann der max Gr tfehler von F AP berechnet werden u u It FIn ox Gleichung 6 oF Formeln zur Fehlerfortpflanzung Tabelle 1 Formeln zur Fehlerfortpflanzung Me unsicherheit Rechenoperation c f a b absolut u relativ u c Multiplikati
113. gen im Verlauf der Reaktion in festen Zeitabst nden durchzuf hren F r eine Reaktion erster Ordnung gilt Aro Aa Aa 29 Zur Zeit t t 4t gilt As Aa 30 Die Differenz beider Gleichungen ergibt A A A Au e 1 31 t At 100 Mit 29 erh lt man schlie lich A 1 32 t Ar H lt man Ar konstant so mu A gegen A aufgetragen eine Gerade ergeben aus deren Steigung sich die Geschwindigkeitskonstante bestimmen l sst V2 Formen Sie 32 so um dass die Geradengleichung erkennbar ist Welches sind Achsen abschnitt und Steigung Versuchsdurchf hrung Aufbau der Versuchsapparatur Die Messung der Extinktion wird dem Win50 Spektrometer durchgef hrt Die Absorpti onsspektren sollen bei 30 35 und 40 C aufgenommen werden Die erste Gruppe am Ver suchstag f hrt den Versuch bei 30 C durch die beiden folgenden Gruppen entsprechend bei 35 und 40 C Die Einstellung der Messparameter erfolgt gemeinsam mit dem Assistenten Scan range 600 230 nm Cycle count 40 Cycle time 1 min Scan rate 2000 nm min Autoconvert select for ASCH csv Diese Einstellungen f hren zu einem Datenintervall von 5 nm und einer Messzeit von 0 15 s pro Datenpunkt und einer Messzeit von 13 s pro Spektrum W hlen Sie zum Speichern einen aussagekr ftigen Namen Gruppennummer_Datum csv Aufnahme der Extinktions nderung Die Extinkt
114. geschlagen Abbildung 2 Veranschaulichung des Pumpvorgangs in einer Drehschieberpumpe ohne und mit Gasballastein richtung beim Absaugen kondensierbarer D mpfe Funktionsprinzip der ldiffusionspumpe Die Diffusionspumpe s Abb 3 besteht im Wesentlichen aus einem Heizk rper einem Pumpenk rper mit gek hlter Wand und einem 3 oder 4 stufigen D sensystem K hlrohre Pumpen k rper Siederaum Heizung Gasteilchen Dampfstrahl D 0090000088 00 00 0000 Vorvakuum stutzen Abbildung 3 Aufbau einer ldiffusionspumpe Diffusionspumpen k nnen nur gegen ein Vorvakuum arbeiten bersteigt dieses Vorvakuum einen bestimmten von der Art der Pumpe abh ngigen Druck so wird der Strahl in seinem Verlauf ge ndert Das Hauptarbeitsgebiet der Diffusionspumpe liegt unterhalb 107 mbar Das Treibmittel wird durch eine elektrische Heizung verdampft Der Treibmitteldampf str mt durch die Steigrohre und tritt mit hoher Geschwindigkeit aus dem ringf rmigen D sensystem aus Der Strahl verbreitert sich schirmf rmig zur Wand hin Die Saugwirkung kommt dadurch zustande da der Dampfstrahl zun chst v llig gasfrei ist so da die Gase aus dem Gebiet h heren Gaspartialdruckes dem Rezipienten in ein Gebiet niedrigeren Gaspartialdruckes den Dampfstrahl diffundieren Dieser bertr gt durch St e Impulse in Pumprichtung auf die Gasteilchen die dadurch eine Vorzugsrichtung ihrer Bewegung vom Rezi
115. h lt man eine Gerade Die Konstanten a und az sind mit ihrem Standardfehler zu berechnen und anzugeben a2 Verwendete Chemikalien Essigs ure 0 3 m reizend Natronlauge 0 1 m reizend R 35 S 2 26 27 37 39 Stichworte und Kontrollfragen f r das Arbeitsplatzgespr ch Beschreibung der Adsorptionsmodelle von Langmuir Freundlich und BET Linearisierung der Adsorptionsgleichungen Fehlerfortpflanzung und lineare Regression Weiterf hrende Literatur 1 Atkins P W Physikalischen Chemie 2 Wedler G Lehrbuch der physikalischen Chemie 3 Walcher W Praktikum der Physik Teubner Verlag Stuttgart 1994 S 38 39 lineare Re gression mit Standardabweichung der Geradenkoeffizienten Sachs L Angewandte Statistik Springer Verlag 1999 ausf hrliche Diskussion von linearer Regression Antestat 107 Versuch K4 Viskosimetrie Aufgabenstellung In diesem Versuch bestimmen Sie Viskosit ten von verschiedenen Fl ssigkeiten Die Tempe raturabh ngigkeit der Viskosit t von Propanol Glykol und Glycerin soll bestimmt werden Theoretische Grundlagen Viskosit t Wird ein Stoff gasf rmig fl ssig oder fest verformt so setzt er der Form nderung einen Widerstand entgegen den man allgemein als seine Viskosit t bezeichnet Bewegt sich eine Fl ssigkeitsschicht auch Gas mit konstanter Geschwindigkeit u in x Richtung parallel zu einer zweiten Schicht dann wirkt zwischen den beiden
116. halpie des Aromaten Alan unter Verwendung des HEss schen Satzes und folgender Bildungsenthalpien CGraphit gt AH 395 23 0 43 kJ mol 2 gt 286 13 0 05 kJ mol 3 AH kJ mol Vergleichen Sie Ihr Ergebnis mit Literaturwerten V4 Zeigen Sie den vollst ndigen Auswerteweg anhand allgemeiner Gr en bis hin zur Standardbildungsenthalpie des gasf rmigen Aromaten auf F4 Berechnen Sie die Bildungsenthalpie f r die Aromaten im Dampfzustand Die hierzu er forderlichen Verdampfungs und Schmelzenthalpien sind Tabellenwerken zu entnehmen z B d Ans Lax Handbook of Chemistry and Physics oder Landolt B rnstein NIST http webbook nist gov etc Bestimmen Sie die Abweichung vom Literaturwert 5 Notieren Sie diese Werte Ihrem Vorprotokoll 2 Berechnen Sie die Mesomerieenthalpie des Aromaten Aufgrund zahlreicher Messungen von Standardbildungsenthalpien ist es zur Aufstellung von Tabellen gekommen mit deren Hilfe die Standardbildungsenthalpien beliebiger Stoffe ber Inkremente berechnet werden k nnen Ber cksichtigt man keine Delokalisierungseffekte so kann man die Bildungsenthal pien der den Aromaten entsprechenden Polyene im Dampfzustand aus den tabellierten Werten berechnen gt lt 78 85 kJ mol gt lt 85 11 kJ mol gt lt 103 54 kJ mol Beachten Sie dass Anthracen zwei mesomere Formen hat Berechnen Sie die
117. hme der Vorperiode kann gestartet werden wenn die vom Computer aufgezeichnete Temperaturdrift nur noch gering und linear ist Dabei ist zu ber cksichtigen da die genaue Einstellung der Solltemperatur von geringerer Bedeutung ist als die Reduzierung der Temperatur drift 120 Skalierungs Pe widerstand R Heizdauer t Skalierungs S widerstand R t f ds dt Schreibervorschub Abbildung 1 Schematische Darstellung des Me plots 1 Me temperaturen 1859 170 C 160 C 1509 140 C 120 C 100 C 70 C 30 C 23 C Raumtemperatur 1 Messung Die T Werte sind keine zwingenden Vorgaben sondern Richtwerte Die Minimierung der Temperaturdrift ist wichtiger als die genaue Einhaltung der Me temperaturen 1 Angenommen der Block ist k lter als seine Umgebung In welche Richtung kor rigieren Sie seine H he Hinweise zur Auswertung Der Temperaturanstieg nach dem Heizen wird nach dem sogenannten 2 Tangenten Verfahren siehe Abbildung 1 bestimmt Dazu werden die linearen ste des Kurvenzuges Richtung Temperatursprung verl ngert und eine zur Temperaturachse parallele Gerade derart eingezeichnet da die skizzierten Fl chen und etwa gleich gro werden Die gesuchte Temperaturdifferenz AT wird aus den aus der Eichtabelle erhaltenen Temperaturwerten der beiden Schnittpunkte der extrapolierten Kurvenz ge mit der eingezeichneten Hilfsgr
118. hwindigkeit kq h ngt von der Reaktionsgeschwindigkeit kr f r die entsprechende Reaktion ab siehe unten Abb 2 Die Lebensdauer und die zeitliche Abnah me des angeregten Fluorophors M mit der Intensit t F bei Anwesenheit von L schmole 165 k len ist durch die Gleichung 5 gegeben Ft 0 107 5a Lo 1 rk St Sb Die Annahme f r die Gleichung 5 ist dass bei der Analyse der Kinetik der bimolekularen L schreaktion im Produktterm k Q IM die Konzentration Q gt gt M ist und die L schmolek lkonzentration Q somit als zeitlich konstanter Faktor gegen ber der zeitabh n gigen M Konzentration behandelt werden kann d h die Kinetik 2 Ordnung geht in eine Kinetik Pseudo 1 Ordnung ber Planung der L schung Die obige Gleichung erlaubt eine gezielte Planung der L schmole k lkonzentration Q in L schexperimenten zur gezielten Verk rzung der Lebensdauer eines elektronisch angeregten Zustands sei es ein Singulett oder Triplettzustand F r den Fall kq 6x 10 Mel zeigt die Tabelle folgendes EE Triplettzustand Om en 1x 10 6x 10 0 99 1x 10 6x 10 1x 10 6x 10 0 94 1x 10 6x 10 1x 10 6x 10 0 6311 x 10 6x 107 1x 10 6x 10 0 14 1x 10 6x 10 Aufgrund seiner relativ langen Lebensdauer 1 us wird der Triplettzustand schon bei sehr kleinen L schmolek lkonzentrationen fast vollst ndig gel scht bei ImM auf 14 reduziert Ga
119. ibt der Druck nach Zudrehen der Pumplinie ber mehr als 10 s konstant Wenn nicht ist die Messzelle undicht Rufen Sie einen Assistenten Danach messen Sie das Hintergrundspektrum der leeren Zelle 2 Starten Sie den Messrechner und auf dem Desktop das Programm OMNIC 3 Setzen Sie die Zelle in den vorgesehenen Halter des FTIR Spektrometers und ffnen Sie im Programm den Menuepunkt Messen gt Aunahme Background Best tigen Sie mit o K Zuf gen zu Fenster 1 Best tigen Sie mit Ja Drucken Sie das Spektrum auf dem HPLaserJet 4 4M aus Der Schaltknopf f r den Standardrucker befindet sich in der oberen Menueleiste Welche Molek le werden f r die beobachteten Absorptionen im Hintergrundspektrum ver antwortlich sein Welche Schwingungen dieser Molek le sieht man in welchem Spektralbe reich 32 1 Notieren Sie ihre Antwort hier 4 Nun f llen Sie die Zelle an der Vakuumlinie mit 150 mbar Setzen Sie die Zelle wie der ein und w hlen Sie den Menuepunkt Messen gt Aufnahme Probe Im Fenster Spek geben Sie als Namen ihre Grunppennummer und das Praktikumssemester z B Gruppe_1_SS08 Best tigen Sie mit o k Zuf gen zu Fenster 1 Best tigen Sie mit Ja 5 Der interessierende Bereich im Spektrum kann nach Beendigung der Aufnahme mit der Maus gro gezogen werden Eventuell w hlen Sie im Menue Messen gt Autoskalierung falls Sie Probleme mit der Darstellung des Spektrums haben
120. ich der Pumpe um eine Kontamination des Rezipienten mit Schmiermitteln zu verhindern Die Umdrehungsgeschwindigkeit der Ro 88 toren mu im Bereich der Geschwindigkeit der Molek le liegen Dazu sind je nach Gr e der Pumpe Drehzahlen von 20000 90000 Umdrehungen pro Minute n tig Messung von Gasdr cken Vakua werden wie oben beschrieben nach den im Gasraum noch herrschenden Restgas dr cken charakterisiert Die allgemein bekannten Methoden der Druckmessung mittels U Rohr Manometer oder sogenannte mechanische Manometer bei denen die Deformation einer d nnen Membran durch den Druck gemessen wird eignen sich praktisch nur f r den Bereich zwischen einigen bar und 1 mbar Bei kleineren Dr cken werden die in diesen Anordnungen durch Druck nderungen hervorgerufenen Ver nderungen der Me gr e so gering da eine genaue Ablesung nicht mehr m glich ist Sollen wesentlich geringere Gasdr cke gemessen werden so mi t man im Allgemeinen nicht mehr die unmittelbaren Wirkungen des Druckes auf ein mechanisches System sondern man bedient sich sekund rer Me gr en deren Wert von der Anzahl der in der Raumeinheit vorhandenen Gasmolek len also vom Druck ab h ngt Solche sekund ren Manometer sind Die W rmeleitf higkeitsmanometer bei denen die druckabh ngige W rmeleitf higkeit als Me gr e dient Die Viskosit tsmanometer bei de nen die D mpfung bewegter Manometerteile durch die Restgasmolek le gemessen wird Die
121. ich die Smoluchowski Gleichung 6 dabei ist der effektive Kollisionsradius Summe der Einzelradien des L schmolek ls und des Farbstoffs Rm der Gesamtdiffusionskoeffizient Dm Do in der Einheit cm s und N die Avogadrozahl Aan DN Ms 6 Der Diffusionskoeffizient D ist entweder experimentell messbar oder durch die Stokes Einstein Gleichung 7 mit der Viskosit t n des Mediums und dem hydrodynamischen Kollisionsradius R verkn pft D kT 7 Geng 7 Temperatur Boltzmannkonstante Aus den Gleichungen 6 und 7 ergibt sich die Gleichung 8 die es erlaubt aus den hydrodyna mischen Radien R die diffusionskontrollierte L schkonstante KZ zu berechnen wobei aus dem molekularen Volumen bzw Dimension abgesch tzt werden kann 1 1 8 1 57 Ro Ru 0 V1 Berechnung einer diffusionskontrollierten L schkonstante Berechnen Sie die diffusionskontrollierte L schkonstante k f r das in diesem Praktikum untersuchte System Coumarin 120 und Pyrimidinnukleoside Die folgenden Werte sind zu verwenden n 1 Poise 0 1 Pax s T 298 Coumarin 120 0 8 10 emie D Nukleosid 0 5 10 cm s Bitte achten Sie bei der Umrechnung auf die richtigen Ein heiten 167 V2 Einfluss sterischen Abschirmeffekten auf die L schkonstante Experimentell wurde jedoch f r das Farbstoff L scherpaar von
122. ichen L slichkeiten der Komponenten ab und wird durch das Henrysche Gesetz 1 beschrieben 1 p Dampfdruck der Komponente 1 ber der Mischung pi Dampfdruck der reinen Komponente Ss Molenbruch der Komponente 1 in der Mischung Aktivit tskoeffizient Das Verh ltnis der Retentionszeiten t kann als Ma f r die Trennwirksamkeit angesehen werden Nach der Herington Gleichung 2 sollten Substanzen mit gleichem Aktivit tskoeffi zienten in der fl ssigen Phase im Verh ltnis ihrer Dampfdr cke getrennt werden 52 D in lg 515 lg 16 E lg 7 2 ts 2 Jede Komponente liefert einen Peak als zeitabh ngiges Konzentrationsprofil Die Gesamtre tentionszeit tr ist die Summe aus der Totzeit ta die das Tr gergas zum Durchlaufen der S ule ben tigt und der Nettoretentionszeit t als Aufenthaltszeit der Komponente i in der station ren Phase Rat 3 Das Statische Trennstufenmodell beruht auf der theoretischen Beschreibung der Destillation Die Trennleistung N einer Gaschromatographies ule wird wie bei einer Rektifikationskolonne ber die Anzahl N der theoretischen B den ausgedr ckt Jeder theoretische Boden erm g licht genau eine Gleichgewichtseinstellung und entspricht einem St ck der Trenns ule For mal ergibt sich folgender Zusammenhang zwischen der S ulenl nge L und der Bodenh he 47 Height Equivalent to Theoretical Plate vgl Versuch 5 Destill
123. ierspektrometers Fouriertransformation Auftreten von Zweigen im Rotationsschwingungsspektrum 36 Tr gheitsmomente Hamiltonoperator f r Rotationsprobleme Weiterf hrende Literatur 1 P W Atkins Physikalische Chemie Verlag Chemie Kap 14 18 2 J Weidlein Schwingungsspektroskopie G Thieme Verlag Antestat 37 Versuch 84 UV Spektren und pK Werte Aufgabenstellung Aus der Abh ngigkeit des Absorptionsverhaltens einer gel sten Substanz vom pH Wert der L sung soll der pK Wert dieser Substanz rechnerisch und graphisch ermittelt werden Theoretische Grundlagen Elektromagnetische Strahlung Das Spektrum der Elektromagnetischen Strahlung ist in Abb 1 wiedergegeben In diesem Versuch wird Licht aus dem ultravioletten Bereich genutzt 10nm 400nm Der UV Bereich unterteilt sich weiterhin in die drei Teilbereiche UV A 400 320nm UV B 320 280nm und UV C 280 10nm Der Bereich unterhalb von ca 190 nm wird auch als Vakuum UV VUV bezeichnet weil dieser Bereich nur im Vakuum zug nglich ist da hier die Absorption des in der Atmosph re vorliegenden Sauerstoffs einsetzt Alm 107 10 105 10 107 1 100 Gammastrahlen Radiowellen R ntgenstrahlen Mikrowellen Ultraviolett Infraratstrahlen hohe Energie niedrige Energie kleine Wellenl nge Sichtbares Ucht gro e Wellenl nge gro e Frequenz kleine Frequenz blau gr n orange rot A
124. ierten Wert erreichen kann der von Glei chung 8 vorhergesagt wird Bestimmung der statischen Stern Volmer Konstanten Bei welchem Nukleosid tritt eine statische L schung auf s Abb 2 Unter Ber cksichtigung der dynamischen Stern Volmer Konstanten k nnen nun aus den gemessenen Intensit ten mit Hilfe von Gleichung 21 die statischen Stern Volmer Konstanten Kos f r die beiden Nukleoside gewonnen werden 6 Protokolle Vorprotokoll HANDSCHRIFTLICH gt Kurze Darstellung der Ziele des Versuchs und der ben tigten Gleichungen gt Alle mit V im Text gekennzeichneten Aufgaben sollen gel st werden gt Berechnung der Konzentrationsreihe mit Formel V5 Hauptprotokoll gt Beschreibung der Durchf hrung Herstellung der L sungen Konzentrationen Spektrometereinstellungen Beobachtungen bei der Messung etc gt Auswertung mit allen ben tigten Graphen Fitfunktionen Fitparametern Rechenschritten etc gt Beantwortung aller mit F im Text gekennzeichneten Fragen gt Vergleich mit Literaturwerten und Fehlerdiskussion gt Beilage des Vorprotokolls Stichworte und Kontrollfragen f r das Arbeitsplatzgespr ch Welche Arten von Lumineszenz gibt es Jablonski Schema Wodurch entsteht Fluoreszenz Regel von Kasha Faktoren Aufbau eines Spektralfluorimeters Fluoreszenzspektren und anregungsspektren 182 Fluoreszenzl schung Kinetik Zerf
125. impulse beim H Atom bekannt sind Mit der Ei genwertgleichung PY m AU 1 0 9 14 und dem Hamiltonoperator 13 kommt man zu folgenden Energieeigenwerten 29 Ar E BIL 1 15 Rotations mikrowellen spektren Ein Mikrowellenspektrum kann nur von polaren Molek len beobachtet werden da der oszil lierende Dipol der elektromagnetischen Welle mit dem oszillierenden Dipol des rotierenden Molek ls wechselwirkt Molek le ohne Dipolmoment zeigen kein Rotationsmikro wellenspektrum Die Auswahlregeln f r die Quantenzahlen in dem reinen Rotationsspektrum des linearen Kreisels lauten Ai Zi 0 1 Die Auswahlregeln f r die sich auf die Projektion des Drehimpulses auf die raumfeste Achse beziehen sind nur bei Anwesenheit von elektrischen oder magnetischen Feldern die eine Vorzugsrichtung im Raum definieren von Belang Ohne Anwesenheit eines Feldes ist jedes J Niveau 27 entartet Da wir hier nur den feldfreien Fall diskutieren wird die Abh ngigkeit der Energie von der Quantenzahl M bei den folgenden Gleichungen nicht mehr explizit erw hnt Rotation Schwingungs IR spektren Auf jedes einzelne Schwingungsniveau bauen sich die Rotationsniveaus auf Durch Anregung mit IR Licht lassen sich berg nge zwischen einzelnen Rotations Schwingungsniveaus indu zieren Im Gegensatz zur reinen Rotationsspektroskopie wird bei der Rotations Schwingungsspektroskopie kein permanentes Dipolmoment b
126. ion trap beruht darauf dass Ionen in einem Quadrupolfeld gefangen gehalten werden Je nach Art der einwirkenden Felder kann man entweder nur Ionen einer bestimmten Masse gefangen halten oder aber s mtliche Ionen in der Falle vorr tig halten Durch geeignete Ver nderungen der Felder bringt man Ionen mit be stimmten m e Verh ltnissen dazu den Iontrap zu verlassen Dadurch ist es m glich gezielt den Vorrat der Ionen massenaufgetrennt zu untersuchen Deshalb entspricht eine Quadrupol Ionenfalle etwa einem Quadrupol Massenfilter Elektronenstrahl Ionenstrahl Turner Kruger Sekund r Eingangslinse elektronenvervielfacher lonen Quelle Bereich f r die hyperbolischer lonen stufenweise Evakuierung Quadrupol Dynodendetektor Fokussierungslinsen Abbildung 3 Schematische Darstellung eines Quadrupol Massenspektrometers Quadrupol Massenspektrometer Abbildung 3 besteht aus zwei Paaren von parallel angeord neten Metallst ben die jeweils elektrisch miteinander verbunden sind Das Quadrupolpotenti al wird aus einer Gleichspannungskomponente und einer Radiofrequenzkomponenten U cos 9 gebildet Bei festem U und erf llen nur Teilchen mit bestimmtem m e Verh ltnis die Bewegungsgleichungen um den Quadrupol zu durchlaufen Teilchen anderer m e Verh ltnisse schlagen gegen die Quadrupolst be und werden dort entladen Deshalb wirkt ein Quadrupol als Massenfilter Die a
127. ions nderung wird in einer Tandemk vetten verfolgt Hierzu wird zun chst eine K vette mit destilliertem Wasser gef llt und ein Nullabgleich vorgenommen Danach wird die K vette mit folgenden L sungen gef llt eine Kammer mit 1 0 ml Pufferl sung pH 9 eine Kammer mit 1 0 ml Malachitgr nl sung Nach 10 min tiger Temperierung wird die K vette durch Sch tteln gemischt und die Messung gestartet Auswertung Al Zeichnen Sie mit Excel das Extinktions Zeitdiagramm f r 645 nm 101 2 Bestimmung der Einheitlichkeit der Reaktion Zeichnen Sie Extinktionsdiagramme A4 1 1 f r die Wellenl ngepaare 645 425 425 315 und 425 255 nm Bestimmen Sie die durch einen exponentiellen Fit an das Extinktionszeitdiagramm bei 645 nm Stichworte und Kontrollfragen f r das Arbeitsplatzgespr ch Reaktionsordnung Reaktionsmolekularit t Integration einfacher Zeitgesetze Halbwertszeit Pseudoordnungen Arrhenius Gleichung Parallel und Folgereaktionen Sicherheitshinweise und Entsorgung Beim Einf llen der L sungen und bei Sch tteln der K vetten sind Schutzbrillen zu tragen Malachitgr n ist giftig R21 22 S2 24 25 Weiterf hrende Literatur 1 K Kleinermanns Vorlesungsskript Chemische Kinetik D sseldorf 2008 http www public rz uni duesseldorf de pc1 gpc vorlesung gpc index gpc html 2 H Mauser Formale Kinetik Bertelsmann Universit tsverlag D sseldorf 1974 3 S Bodforss S An
128. isch dar Klicken Sie hierzu auf die Y Spalte angew hlte Spalten werden schwarz hinterlegt und w hlen sie aus dem Pull down Men Plot Line Wandeln Sie die Wellenl ngenor dinate in eine Frequenzordinate um Set Column Values I Col A 1E7 Berech nen Sie den Frequenzabstand der berg nge von der Rayleighlinie und notieren Sie die Werte cm in der folgenden Tabelle F3 Frequenzdifferenz 7 Nach der Aufnahme des Spektrums setzen Sie die Polarisator Analysator Kombination in das Raman Spektrometer und nehmen Sie das Spektrum einmal mit paralleler Polarisation Beide Polarisatoren auf und einmal mit senkrechter Polarisation Polarisator auf 0 Analysator auf 90 auf Stellen Sie mittels des Programms Origin die drei Spektren un 24 polarisiert parallel und senkrecht polarisiert untereinander dar Drucken Sie die Spektren aus F4 Beschreiben Sie die nderung der Spektren Tragen Sie in die folgende Tabelle neben ihre experimentell bestimmten Frequenzen die Symmetrie n ein die Sie aus der Auswertung der Polarisation ermitteln k nnen F5 Frequenzdifferenz Symmetrie IR Spektrum 1 Das IR Spektrum von CC erhalten Sie vom Saalassistenten als Datensatz Stellen Sie das Spektrum in Origin zusammen mit dem Ramanspektrum auf gleicher Frequenzachse dar Tragen Sie in die folgende Tabelle neben ihre experimentell bestimmten Frequenzdifferen
129. ischen Spektrum Lambert Beersches Gesetz Durchl uft ein monochromatischer Lichtstrahl der Intensit t 10 einen absorbierenden homo genen K rper so weist das austretende Licht nur noch die Intensit t I auf Zwischen Io und I besteht eine logarithmische Beziehung I 106 7 4 3 Extinktion 8 molarer dekadischer Extinktionskoeffizient Konzentration der L sung d Schichtdicke I Das Verh ltnis bezeichnet man als Transmission bzw Durchl ssigkeit D 0 39 Unter der Absorption versteht man den Wert A 1 T In dem hier beschriebenen Versuch liegen zwei Spezies und nebeneinander im Gleichgewicht vor ArOH H O gt H 0 4 Die beiden Spezies haben unterschiedliche molare dekadische Extinktionskoeffizienten Das Konzentrationsverh ltnis dieser Spezies kann daher aus dem Massenwirkungsgesetz berech net werden Massenwirkungsgesetz pK Wert Henderson Hasselbalch Gleichung Bei einem chemischen Gleichgewichtszustand in homogenen Systemen ist der Quotient aus dem Produkt der Konzentrationen der Reaktionsprodukte und dem Produkt der Konzentratio nen der Ausgangsstoffe bei einer bestimmten Temperatur konstant Im Gleichgewichtszustand sind die Geschwindigkeiten von Bildung und Zerfall des Produktes Hin u R ckreaktion gleich gro Dieser Zustand ist unabh ngig von den eingesetzten Stoffmengen er wird nur durch Druck und Temperatur beeinflu
130. iz wert auch in J g Bei letzterem wird anders als unter Standardbedingungen das bei der Verbrennung gebildete Wasser als in der Gasphase verbleibend betrachtet siehe DIN 51900 135 Verbrennungskalorimeter In der Praxis sind Prozesse bei konstantem Druck gebr uchlich so dass nahezu ausschlie lich Prozessenthalpien tabelliert werden Eine besondere Stellung nehmen die Verbrennungsent halpien ein da diese experimentell direkt zug nglich sind Aus den tabellierten Standard Verbrennungsenthalpien k nnen ber thermochemische Gleichungen dann andere Reaktion senthalpien insbesondere Bildungsenthalpien berechnet werden Z nddr hte 4 Thermometer NN R hrer SEI aT 5 gt 4 Wasser Probenbeh lter mit Sauerstoff unter Druck Abbildung 1 Bombenkalorimeter Verbrennungsenthalpien k nnen mit geringem Aufwand in einem Bombenkalorimeter ermit telt werden Dazu wird die Untersuchungssubstanz zusammen mit reinem Sauerstoff in gro em berschuss unter Druck in ein zylindrisches Druckgef aus Edelstahl gef llt Die frei gesetzte Verbrennungsenergie flie t als W rme in das umgebende Wasserbad dessen Tempe ratur nderung gemessen wird kalorimetrische Bestimmung Es gelten hierbei folgende thermodynamische Beziehungen Hauptsatz AU Q W 90
131. ktionen nat r lich auch als das kumulative Integral der Verteilungsdichte verstehen Am Wendepunkt der Verteilungssumme hat die Verteilungsdichte ihr Maximum Der Maximalwert der Vertei lungssumme ist 1 Bei g x 0 5 liegt bei der Verteilungsdichte der Schwerpunkt der Vertei lung d h jeweils 50 der Verteilung liegen rechts und links der Verbindungslinie Bei der asymmetrischen Verteilung liegt der Wendepunkt der Verteilungssumme nicht mehr am Ma ximum der Verteilungsdichte sondern ist zu gr eren Werten verschoben Oft bezeichnet man die Verteilungssumme auch mit dem Symbol D Dies ist auf die experi mentelle Bestimmung der Verteilungssummen von Gr en mit Hilfe von verschiedenen Sie ben zur ckzuf hren D ist hier der Durchschlag das hei t die Partikelgr e die gerade noch durch eine gegebene Maschenweite passt Die Verteilungen der Partikelgr ssen k nnen durch verschiedene Funktionen angen hert wer den 78 eine Potenzfunktion e eine Normalverteilung Gaussfunktion e eine logarithmische Normalverteilungsfunktion e die RRSB Funktion Die Potenzfunktion lautet m En f r x lt Und f r x gt xmax 4 Xmax wobei Xmax dem Lageparameter und m dem Breitenparameter entspricht Beidseitiges Log arithmieren liefert log D x mlog x mlog Xmax 5 Tr gt man also log D x gegen 106 x auf so erh lt man eine Gerade mit der Steigung m und dem Achsenabschnitt mlog xmax F r die Vert
132. ktrischen Potential die Nernst sche Glei chung her Was sind Elektroden 1 und 2 Art und wie berechnet man ihr Potential Was ist der Unterschied von Aktivit t und Konzentration Vermeidung von Diffusionspotentialen durch eine Salzbr cke Chemisches Potential Elektrochemisches Potential Bestimmung von AG AS und aus elektrochemische Messungen Versuchsaufbau durchf hrung und auswertung Weiterf hrende Literatur 1 Hamann C H Vielstich W Elektrochemie Wiley VCH Weinheim 3 Auflage 1998 Kapitel 3 1 1 bis 3 1 11 und 3 6 1 bis 3 6 5 2 Moore W Hummel O Physikalische Chemie de Gruyter Berlin 1976 Kapitel 12 Antestat 161 Versuch 5 Fluoreszenz und eine molekulare Analyse der Fluoreszenz l schung Motivation Der ultrasensitive Nachweis von Substanzen ist essentiell in der modernen Analytik der Mate rial und Lebenswissenschaften und er ffnet vielf ltige und aussichtsreiche Anwendungs m glichkeiten Dabei ist die Detektion und Identifizierung einzelner Molek le das ultimative Ziel Im letzten Jahrzehnt sind die Techniken einzelne Atome und Molek le zu untersu chen und zu manipulieren in geradezu revolution rer Weise verbessert und f r den Chemiker zug nglich gemacht worden Einzelne Molek le wurden im Vakuum in Fl ssigkeiten im Festk rper und auf Oberfl chen unter Benutzung optischer oder rastermikroskopischer Ver fahren studiert Dabei konnten deren spekt
133. l ften des Glasgef es G das Quecksilber bis zum Niveau C hochgedr ckt so wird das in dem Volumen B und b b sich befindende und unter dem Druck pl stehende Gas eingeschlossen Durch weiteres Bel ften wird das eingeschlossene Gas durch das hochsteigende Quecksilber komprimiert bis es sich vollst ndig in der Kapilla re b b befindet Gleichzeitig ist das Quecksilberniveau in der Rohrleitung D und in der mit D in Verbindung stehenden und dazu parallelen Nebenleitung a a angestiegen Die Glaskugel G wird nun so lange bel ftet bis das Quecksilberniveau in der Kapillare a a mit dem geschlossenen Ende der Kapillare b b in einer H he steht Das Quecksilberniveau in der Kapillare b b steht dann dem in dem abgeschlossenen Kapillarraum b b herr schenden Druck entsprechend tiefer als in a a Die H hendruckdifferenz Ah zwischen den Quecksilberniveaus in den beiden Kapillarschenkeln gibt direkt den in b b herrschenden Druck p in mm Hg an Da auf dem Quecksilberniveau in a a noch der Druck des nicht komprimierten Gases im Vakuumsystem lastet m te dieser Druck zu der Ablesung zwi schen den beiden Quecksilberniveaus in den Kapillaren noch addiert werden Da aber das Volumen b b von der Gr enordnung 100 1 oder gr er ist darf diese Druckkorrektur als vernachl ssigbar klein im Allgemeinen unterbleiben Durch die Verwendung zweier Kapillarschenkel gleichen Querschnitts zum Druckvergleich werden Fehler infolge der
134. l mmung in Wasser Ursache der Dilatanz Wechselwir kungen zwischen den Partikeln Ladungen und Immobilisierung des Dispersionsmittels Plastizit t Bei Stoffen mit plastischem Flie verhalten beginnt das Flie en erst oberhalb einer Mindestschubspannung Unterhalb dieser Grenze verh lt sich die Substanz wie ein Feststoff Bei diesen Stoffen handelt es sich meist um stark gef llte disperse Systeme mit benetztem dispersen Anteil Bei sehr niedrigen Einwaagekonzentrationen des Feststoffes verhalten sich diese Fluide wie Newtonsche Fl ssigkeiten Beispiele Farben Lacke Ma yonnaise Zahnpasta Vaseline Diese Stoffe sind meist gleichzeitig thixotrop e Pseudoplastizit t Pseudoplastisches Flie verhalten Strukturviskosit t zeigen Polymer fluide oder Stoffe die durch energetische Wechselwirkungen H Br cken interionische Wechselwirkungen etc berstrukturen aufbauen k nnen Bei kleinen Schergeschwindig keiten im sogenannten Bereich der Ruhescherviskosit t no oder 1 Newtonschen Bereich ist die Scherviskosit t unabh ngig von der Schergeschwindigkeit d h die Kettenmolek le bzw segmente relaxieren schnell genug Oberhalb einer kritischen Schergeschwindigkeit nimmt die Scherviskosit t ab und weist dann eine lineare Abh ngigkeit von der Scherge schwindigkeit auf Als m gliche Erkl rung f r dieses Ph nomen wird eine Streckung der Polymerketten mit zunehmender Schergeschwindigkeit angenommen bis ein Maximalwert
135. l nge 422 7 nm betr gt W hlen Sie nun die Registrierkarte Standard an die Registrierkarte SIPS k nnen Sie getrost berspringen In dem Feld Standards geben Sie die in Tabelle 1 aufgef hrten Konzentrationen der Calcium L sungen ein L sungen 1 4 Achten Sie auf die Auswahl der richtigen Einheit in dem entsprechenden Textfeld In der n chsten Registrierkarte Kalibration legen sie dann den Kalibrieralgorithmus fest W h len Sie hier Linear aus Die restlichen Optionen und Einstellungen k nnen Sie unbeachtet lassen Nachdem Sie alle L sungen angesetzt haben und alle Einstellungen vorgenommen haben sollte die HKL die optimale Betriebstemperatur erreicht haben Der folgende Schritt darf nur in Anwesenheit eines Assistenten durchf hrt werden 1 Entz nden der Flamme Eine Person ffnet die Acetylen Gaszufuhr indem das Hauptventil der Acetylen Flasche ganz aufgedreht wird Das Einschalten der Flamme geschieht mit Hilfe des quadratischen schwarzen Tasters links neben dem Netzschalter Zum Z nden der Flamme muss dieser Taster mehrere Sekunden lang gedr ckt gehalten werden Das L schen der Flamme erfolgt ggf mittels des roten quadratischen Tasters Nun k nnen Sie mit den eigentlichen Messungen beginnen Dazu muss zun chst eine Kali 14 brationskurve aufgenommen werden Diese kann mittels der Software halbautomatisch be stimmt werden Dazu w hlen sie im Men punkt Instr
136. la Formula Weight 192 25575 Versuchsdurchf hrung Aufbau der Versuchsapparatur Anregungs monochromator Emissions Photoelektrischer monochromator Empf nger verarbeitung Die Abbildung zeigt das allgemeine Schema eines Fluoreszenz Spektrometers Im Praktikum haben Sie nat rlich ein modernes computergesteuertes Ger t welches sie nur noch mit Pro ben f ttern m ssen Versuchsablauf Zuerst werden unterschiedliche Absorptionsspektren der beiden Reagenzien aufgenommen um die exakte Anregungswellenl nge f r dessen Emission zu ermitteln Mit diesem gemesse nen Wert f r die Anregung werden dann nochmal unter variierenden Messparametern 5 Tab 1 Emissions Spektren generiert Das Endprodukt ihres Versuches ist ein Syn Spektrum d h ein Spektrum welches Absorption und Emission der eingesetzten Reagenz auf einmal zeigt Starten Sie mit der 9 Methyl Anthracen Probe und f hren Sie die Messungen mit den in Ta belle 1 angegeben Parametern wie folgt f r dieAbsorptions und Emissionspektren durch Hierf r starten Sie den Computer und melden sich mit den passenden Benutzerdaten an D Dann w hlen Sie Start Programme Eclipse gt Scan Das benutzen de Programm ist nun gestartet Falls Sie nach dem genutzten L sungsmittel gefragt werden w hlen Sie other aus Danach stellen Sie im Setup die n tigen Einstellungen f r die Messungen ein Als
137. lar polarizer Partially 1 depolarized scattered radiation Polarized d Parallel radiation E polarizer from laser Depolarization ratio p 1 Abbildung 2 Schema der Depolarisation Versuchsaufbau Abbildung 3 zeigt den prinzipiellen Aufbau des Ramanspektrometers Identifizieren Sie alle Komponenten am Experiment bevor Sie beginnen Der Aufbau und die Funktionsweise des IR Spektrometers sind der Versuchsanleitung S3 zu entnehmen Abbildung 3 Schema des Versuchsaufbaus 1 Laser Netzteil 2 Helium Neon Laser 632 8 nm 3 Umlenk spiegel 4 Reflexionsspiegel 5 Hohlspiegel 6 K vette 7 Linse 8 Chopper 9 Frequenzgenerator 10 Git termonochromator 11 Wellenl ngenvortrieb 12 Spaltvortrieb 13 Photomultiplier 14 Hochspannungsnetz teil 15 Lock In Verst rker 16 Polarisator 17 Analysator 18 Computer mit AD Wandler Die Laserstrahlung wird in der Me zelle 6 gestreut und ber die Kombination von Hohl spiegel 5 und Linse 7 auf den Eintrittsspalt des Monochromators abgebildet Die disper gierte Strahlung wird mit dem Photomultiplier 13 nachgewiesen Um einen empfindlichen m glichst hintergrundfreien Nachweis zu erreichen wird der Nachweis phasenempfindlich vorgenommen Hierzu wird das Signal periodisch mit Hilfe des Choppers 8 ausgeblendet Der phasenabh ngige Verst rker Lock In Verst rker 15 verst rkt nur Signale auf dieser Modulationsfrequenz und elimi
138. lien TPP keine R und S S tze 9 Methyl Anthracen 36 37 38 50 53 5 26 60 61 Aceton 11 36 66 67 2 9 16 26 46 Weiterf hrende Literatur Joseph R Lakowicz Principles of Fluorescence Spectroscopy 3 Auflage Peter W Atkins Physikalische Chemie 4 Auflage Fluorophores org Datenbank f r Fluoreszenzfarbstoffe wikipedia org Thema Fluoreszenz Antestat 73 S8 Messung Partikelgr ssenverteilungen mit Lichtmikroskopie Aufgabenstellung Die Gr ssenverteilung einer polydispersen Partikelverteilung soll durch Messen und Ausz h len mit einem Lichtmikroskop Olympus BX41M Auflicht vermessen werden Theoretische Grundlagen Aufl sungsverm gen des Lichtmikroskops Als Aufl sung bezeichnet man die F higkeit zwei nebeneinander liegende Punkte des Ob jektes als getrennt wahrzunehmen Auch ein sph risch und chromatisch vollkommen korri giertes Objektiv liefert keine ideale Punktabbildung sondern infolge der Beugung des Lichtes an der Begrenzung des Objektivs ein Lichtscheibchen Airyscheibe siehe Abb 1 Sein Durchmesser h ngt von der Wellenl nge des verwendeten Lichts ab und ist n herungsweise As tt 1 R wobei f die Brennweite der abbildenden Linse und R der halbe Durchmesser der begrenzen den Blende hier der Rand der Linse ist Unter Verwendung der numerischen Apertur ergibt sich 4 122_ 2 Die numerische Apertur ist Produkt des Sinus des halbe
139. lt das robustere Penningvac da Es handelt sich um ein sog Kaltkathoden Ionisationsmanometer das zur Erzeugung einer Stof fionisationslawine die Elektronen die bei einer Gasentladung entstehen durch ein senkrecht zum elektrischen Feld einer Dreielektrodenanordnung Kathode Anode Kathode angelegtes Magnetfeld auf Zykloidenbahnen zwingt Diese Wegverl ngerung erh ht die Stoffionisati onswahrscheinlichkeit der Molek le und so kann die Entladung deren Strom ein Ma f r den Druck ist aufrechterhalten werden Die zwischen den Kathoden und der Anode anliegen de Spannung ist relativ hoch und liegt im Bereich von 3000 V 91 Das McLeod Manometer Das Me prinzip des McLeod Manometers beruht auf einer Anwendung des Boyle Mariot te schen Gesetzes Die Druckmessung erfolgt n mlich dadurch da eine Gasmenge die zu n chst ein gro es Volumen einnimmt durch Heben eines Quecksilberspiegels auf ein kleine res Volumen komprimiert wird Der auf diese Weise erh hte Druck kann nach dem Prinzip des U Rohr Manometers gemessen und aus ihm der urspr ngliche Druck berechnet werden An die Vakuumzuleitung D sind eine Kugel Volumen B mit aufgesetzter Kapillare bb genau bekannten Durchmessers und ein Vorratsgef G mit Quecksilber angeschlossen Die Rohrleitung D ist mit einer Nebenleitung a a versehen die parallel zu D und zur Kapilla re b b verl uft und den gleichen Durchmesser wie b b hat Wird nun durch vorsichtiges Be
140. meter Bei der isoperibolen Arbeitsweise ist das innere Kalorimetergef vom Au enkessel durch einen Luftspalt getrennt Aufgrund der geringen thermischen Leitf higkeit von Luft wird der W rmefluss zwischen dem inneren Wasserbad und der Umgebung auf diese Weise zwar minimiert aber nicht g nzlich verhin dert Hierdurch k nnen im inneren Wasserbad Temperatur nderungen auftreten die nicht auf die Verbrennungsenergie zur ckzuf hren sind Die Temperatur nderung in der Umgebung ist aufgrund ihrer hohen W rmekapazit t vernachl ssigbar gro e Masse des Kalorimeters Man erh lt einen definierten und damit numerisch auf adiabatische Arbeitsweise korrigierbaren W r me bergang Newton sches Abk hlungsgesetz T AT Anfange TUmgebung b Konstante t Zeit Versuchsanordnung Zur Bestimmung der Verbrennungsenergie steht im Praktikum ein isoperiboles Verbren nungskalorimeter der Firma IKA des Typs C 200 zur Verf gung Das Erzeugen der Substanz presslinge erfolgt in einer eigens dazu vorgesehenen Brikettierpresse V1 welche thermodynamischen Bedingungen werden durch die Verbrennungsbombe Un terscheiden Sie zwischen Kalorimeter und Bombe vorgegeben Was bedeutet das f r den ersten Hauptsatz V2 Leiten Sie aus dem ersten Hauptsatz und der Definition der W rmekapazit t die Glei 137 chung zur Berechnung der Kalorimeterkonstante her V3 Warum wird die mechanische R hrer bzw die elektrische Arbeit Z ndst
141. mprimiert werden Wird beispielsweise Was serdampf bei einer Pumpentemperatur von 70 C abgesaugt so kann der Dampf nur bis 312 mbar dem S ttigungsdampfdruck des Wassers bei 70 C komprimiert werden Bei weiterer Kompression kondensiert der Wasserdampf ohne da sein Druck steigt Es entsteht also kein Druck gr er als Atmosph rendruck in der Pumpe das Auspuffventil wird nicht ge ffnet sondern der Wasserdampf bleibt als Wasser in der Pumpe und emulgiert mit dem Pumpen l Dadurch verschlechtern sich die Schmiereigenschaften des Pumpen ls sehr schnell und die Pumpe kann festlaufen wenn sie zuviel Wasser aufgenommen hat Um die Kondensation der D mpfe im Inneren der Pumpe zu verhindern wird durch ein sogenanntes Gasballastventil vgl Abb 2 dem Kompressionsraum dem Sch pfraum eine dosierte Menge Frischluft zuge f hrt Die Zuf hrung der Frischluft erfolgt unmittelbar nachdem der Schieber den Kompres sionsraum vom Ansaugstutzen abgeschlossen hat Dadurch wird der Partialdruck der Perma nentgase im Kompressionsraum soweit erh ht da bis zum Erreichen des Aussto druckes 1013 mbar der Partialdruck des kondensierbaren Anteils noch kleiner bleibt als dem 84 Gleichgewichtsdampfdruck bei der Betriebstemperatur entspricht Zur Veranschaulichung des Pumpvorgangs mit und ohne Gasballast dient Abb 2 Die sog Gasballastpumpen haben ein von au en einstellbares Gasballastventil Die Dosierm glich keiten f r den Gasballast si
142. n eines Zwei Draht Feldes Wie in Abbildung 1 gezeigt verl uft der Atomstrahl in z Richtung Liegt keine Kraftwirkung vor das Magnetfeld ist abgeschaltet so gilt 0 und der Atomstrahl wird nicht abgelenkt Die St rke der Ablenkung des Atomstrahls ist Abh ngig von der St rke des Magnetfelds und der Teilchengeschwindigkeit Abbildung 2 zeigt die Ablenkung mit der bestimmbaren Gr e u Abbildung 2 Ablenkung des Atomstrahls bei eingeschaltetem Magnetfeld mit der Magnet feldst rke der Ablenkung u und der L nge 1 Bei abgeschaltetem Magnetfeld verl uft die Intensit tsverteilung wie in Abbildung 3 Die Werte p und D werden f r die Auswertung Al ben tigt 59 D Abbildung 3 Intensit tsverteilung bei abgeschaltetem Magnetfeld D und p werden zu einer Variablen C zusammengefasst e 1 7 u Zon D Bei abgeschaltetem Magnetfeld kann nicht auf das magnetische Moment geschlossen werden daher werden Messungen zus tzlich mit eingeschaltetem Magnetfeld durchgef hrt Die Inten sit tsverteilung zeigt dann zwei Maxima aus deren Abstand die Ablenkung u berechnet wird 1 ixr X 2 Si 2 e Xa x Werte der Maxima e Vi Kalibrierungsfaktor Bringt man C und u zusammen erh lt man ein Ma f r den Einfluss des Magnetfelds auf das magnetische Moment der Atome Dies wird durch die Variable q beschrieben 4 3 9 60 V1 Zur Auswertung wird ein Gau Fit ben tigt Beschreiben Sie
143. n objektseitigen ffnungswinkels Akzeptanzwinkel und dem Brechungsindex n des Immersionsmediums Material zwi schen Objektiv und Fokus Durch Verwendung einer Substanz Immersions l mit einem Brechungsindex n gr er als der von Luft kann also die N A vergr ert werden Abb Intensit tsverteilung eines Gausstrahls nach Durchgang durch eine Blende mit einem Durchmesser in der Gr enordnung der Wellenl nge Airy Scheibe 74 F rderliche Vergr erung Die Aufl sung eines Mikroskops wird durch das jeweils eingesetzte Objektiv be stimmt Das Okular dient lediglich der Nachvergr erung Die Gesamtvergr erung der Kombination eines Objektivs mit einem Okular ergibt sich aus der Multiplikation der Ma stabszahl des Objektivs mit der Okularvergr erung Dieses Produkt sollte das 500 1000fache der numerischen Apertur des Objektivs betragen Bereich der f rderlichen Vergr erung Liefert dieses Produkt einen Wert ber dem 1000fachen ar der numerischen Apertur so spricht man von sogenannter leerer Vergr erung da keine zus tzlichen Objektdetails aufgel st werden Wenn der Abstand der aufzul senden Strukturen die H lfte des Durchmesser der Airyscheibe betr gt lassen sich die Objekte gerade noch getrennt darstellen Aus 2 folgt dann f r den kleinsten aufl s baren Abstand ie 3 Abb 2 Kriterium f r den Mindestabstand der Maxima um noch eine Trennung zu erreichen
144. nalytische Herleitung erfolgt ber die Mathieu Gleichungen deren L sungen oszillierende Funktionen sind die nur f r ein m e Verh ltnis eine endliche Amplitude besitzen Vorsicht bei Isomeren Gleiche Masse andere Struktur Retentionszeit und Fragmentierung wichtig 49 Bedienung des GC MS 1 Spektrenaufnahme o Das Ger t ist zu Beginn des Versuchs bereits eingeschaltet und die ben tigte Computersoftware ge ffnet Die beiden Fenster System Control und 2000 40 m ssen READY sein Sollte dies nicht der Fall sein ffnet man den Unterpunkt Acquisition und wartet einen kurzen Augenblick In das Probenfach 1 wird nun die zu untersuchende Probe gestellt Nun geht man zum Programmpunkt Inject in der oberen Zeile und ffnet den Unterpunkt Inject Single Sample Im anschlie enden Fenster Instrument 1 Parameter m ssen keine Angaben gemacht werden Das Fenster wird einfach mit OK best tigt Im n chsten Schritt ist wichtig dass die richtige Messmethode gew hlt ist In diesem Fall muss der File C VarianWS Service Installation_26_11_07 Alkane split1000 mth eingegeben sein o Im gleichen Fenster wird nun der Unterpunkt Data Files ge ffnet Hier wird festgelegt in welchen Ordner die Spektren gespeichert werden Es werden fol gende Angaben gemacht Directory of Data Files gt im Ordner Praktikum wird mit Hilfe von New Folder ein neuer Ordner Gruppen Nr e
145. nd allerdings praktisch auf die beiden Endstellungen des Ventils geschlossen also ohne Frischlufteinf hrung und ge ffnet beschr nkt Normalerweise betr gt die sog Wasserdampfvertr glichkeit einer Gasballastpumpe bei ge ffnetem Gasballastventil etwa 40 mbar d h abzusaugende Luft von Atmosph rendruck darf maximal einen Wasserdampfpartialdruck von 40 mbar aufweisen ohne da Kondensati on in der Pumpe auftritt Die mit der ffnung des Gasballastventils zugef hrte Frischluft hat eine Verschlechterung des Endvakuums im Vergleich zur Pumpe ohne Gasballast zur Folge Beim Absaugen trockener Permanentgase ist es also empfehlenswert das Gasballastventil der lpumpe zu schlie en dagegen kann beispielsweise wasserdampfges ttigte Luft nur mit ge ffnetem Gasballastventil abgesaugt werden f r einstufige Pumpen f r zweistufige Pumpen Ohne Gasballast 10 mbar 10 mbar Mit Gasballast 1 2 mbar 10 mbar Tabelle 2 Der mit verschiedenen rotierenden lpumpen erreichbare Enddruck Rotierende lpumpen werden allgemein nur zur Erzeugung von Vakua bis 107 mbar als Hauptpumpe eingesetzt Zur Erzielung niedrigerer Enddr cke werden meist Diffusionspum pen eingesetzt die allerdings nicht gegen Atmosph rendruck zu f rdern verm gen Aus die sem Grunde bestehen Pumpst nde zur Erzeugung von Hochvakuum aus einer rotierenden lpumpe als Vorpumpe und einer Diffusionspumpe als Hauptpumpe Die rotierende lpum
146. ndsberg und Mandelstam 1928 beobachtete Streuung kann klassisch durch inelastische St e der Photonen mit den Molek lelektronen erkl rt werden Dabei wird durch die erzwungene Verschiebung der Molek lelektronen Ladungspolarisierung im oszillierenden elektrischen Feld Eder ein fallenden Lichtwelle ein Dipolmoment induziert Diese periodische Deformation der Elektro nenh lle h ngt aber au erdem noch ber die Polarisierbarkeit des Molek ls von den augen blicklichen Kernkoordinaten ab Daraus resultiert ein zeitliches Verhalten des Dipolmoments das sich sowohl aus der Frequenz der Erregerstrahlung als auch der Frequenz der berlagerten Molek lschwingung zusammensetzt Das durch das oszillierende elektrische Feld 1 E cos 0 t Kreisfrequenz w 2 zv 1 im Molek l periodisch erzeugte Dipolmoment 2 ist definiert durch 0 9 Der Proportionalit tsfaktor wird als Polarisierbarkeit bezeichnet Sie setzt sich aus einem statischen und einem durch die Schwingung modulierten Anteil zusammen 2 1 Damit folgt f r A 19 cos 2 1 AQ 27 1 cos 2 t 4 und nach trigonometrischer Umformung des Produkts 2 1 ERR E cos 2x v y kl Aa E cos 2r v v kl Der erste Term entspricht der Rayleigh Streuung der zweite und dritte Term der Stokes bzw Anti Stokes Streuung virtuelle Niveaus Stokes be
147. nen ermittelten Wert des Bohr schen Magnetons mit dem Literaturwert 65 Stichworte und Kontrollfragen f r das Arbeitsplatzgespr ch Spin Molekularstrahl thermische Quelle Maxwell Verteilung Das magnetische Moment Bohr sches Magneton Kr ftewirkung Zweidrahtfeld Weiterf hrende Literatur 1 W Demtr der Experimentalphysik 3 Atome Molek le und Festk rper 3 Auflage 2005 Springer Kapitel 5 5 1 2 Atkins Physikalische Chemie 2 Auflage 1999 VCH Kapitel 0 3 Besetzung der Energieniveaus amp 12 3 2 amp 12 3 3 3 W Gerlach und Stern Der experimentelle Nachweis der Richtungsquantelung im Magnetfeld in Zeit schrift f r Physik 1922 Volume 9 Issue 1 Seiten 349 352 Antestat 66 Versuch 87 Fluoreszenz Spektroskopie Aufgabenstellung Die Absorptions und Emissions Spektren von 9 Methyl Anthracen und TPP sind unter wech selnden Messparametern wie zum Beispiel Spaltbreite und Spannungsst rke aufzunehmen und zu untersuchen Es soll erl utert werden wie die einzelnen Spektren entstehen und ein gr ndlicher Vergleich zwischen den Spektren des TPP und des 9 Methyl Anthracen durchge f hrt werden Au erdem muss ein Ergebnisprotokoll mit allen gemessenen Spektren und Er kl rungen dieser angefertigt werden Theoretische Grundlagen Allgemeines Im folgenden Versuch dreht es sich im Ganzen um Fluoreszenz und dessen Auftreten bei zwei verschiedenen
148. nergie Aufl sung eines Salzes Coulomb Gesetz Coulomb Kraft Coulomb Energie einfache Salzstrukturen NaCl Typ CsCl Typ CaF2 Typ Welche energetischen Prozesse treten bei der Aufl sung eines Salzes in einem L sungs mittel auf Welcher dieser Prozesse liefert den betragsm ig gr ten Anteil zum Gesamtprozess wenn die Temperatur sinkt bzw steigt Wie ist die Gitterenergie definiert und wie wird diese bestimmt Formulieren Sie f r eine der angegebenen Salzstrukturen den BORN HABER Kreisprozess Weiterf hrende Literatur Barrow Physikalische Chemie Thermodynamik idealer und realer fl ssiger Mischungen L slichkeit von Gasen und festen Stoffen Hydratation von Ionen Wedler Lehrbuch der Physikalischen Chemie 3 Auflage 1987 2 2 Chemische Thermody namik Mischphasen Antestat 134 Versuch 3 Verbrennungsenthalpie Das Ziel der Berechnung ist die Einsicht nicht die Zahlen Hemming Aufgabenstellung In einem isoperibolen Verbrennungskalorimeter soll im Sauerstoff berschuss die Verbren nungsenergie einer aromatischen Substanz bestimmt werden Bei bekannten Bildungsenthal pien der Verbrennungsprodukte soll aus den experimentell ermittelten Verbrennungsenthal pien die Bildungsenthalpie und Mesomerieenergie des verbrannten Aromaten bestimmt wer den Theoretische Grundlagen Nur wenige Reaktionen verlaufen so dass es einfach ist ihre Reaktionsw rme exakt zu mes sen Eine
149. ng auf so kann man aus der Steigung der Tangente n2 bei der entsprechenden Verd nnung die differentielle Verd nnungsw rme und aus dem Ordinatenabschnitt die differentielle L ungsw rme als Ah bestimmen Abbildung 1 zeigt das entsprechende AH n nz Diagramm mit den verschiedenen L sungsw rmen Abbildung 1 Integrale molare L sungsw rme in Abh ngigkeit von der Verd nnung 128 V1 Beschreiben Sie die energetischen Prozesse die beim L sen eines Salzes in Wasser auf treten V2 Sind diese Prozesse exotherm oder endotherm Leiten Sie die Gleichung f r die Coulomb Energie aus der Gleichung f r die Coulomb Kraft her beachten Sie die Vorzeichenkonvention V4 Welche Bedeutung hat die Madelung Konstante und wie wird sie berechnet V Beschreiben Sie was passiert wenn man ein Salz in eine Mischung aus Eis und Wasser gibt Abbildung 2 Im Praktikum verwendeten Apparatur zur Bestimmung der L sungsenthalpie Es handelt sich um eine Apparatur f r isobare kalorimetrische Messungen bestehend aus Dewar Gef 1 Stativaufbau 2 mit Deckel mit Nut 2a regulierbarer R hrvorrichtung 2b Heizwendel 2 R hrstab 24 und Stabthermometer 2e Achsenversatz und Spreizungsregler 3 und 4 Ein Aus Schalter f r Heizwendel 5 Multimeter 6 und Netzger t 7 Wichtig Die Heizung darf nur dann eingeschaltet werden wenn das Dewargef mit Wasser gef llt ist Ansonsten besteht die
150. ng hoch Anzeigevon 0 bis pA vr Messdauer 152 5 U Spannung am Messeingang Motor Daten Anzeige 7 Digitalanzeige Position min v Digitalanzeige Messkanal Positionierungsgeschwindigkeit Analoganzeige Messkanal min J max Diagramm Messkanal 1 00 01 2 Klicken Sie auf Weiter Sie die erste Messung und starten sie Messaufnahme Einstellungen rPH Text f r Messung Messung 1 Startposition 4 mm Stoppasition 11 wur Messreihe beenden 3 Nach Ende der ersten Messung klicken Sie auf Grundposition und stellen das regelte Netzger t f r Magnetfeld auf 0 2 A ein und einer passenden Spannung so dass das rote L mpchen leuchtet Messaufnahme Einstellungen PH WE Messung 1 Startposition Stopposition 11 GER Grundposition Messreihe beenden 4 Ist die Grundposition erreicht kann die zweite Messung benannt und gestartet werden 63 5 Gehen Sie nach diesem Vorgang in 0 2 A Schritten bis zu einem Endwert von 1 A vor 6 Ist die Messreihe beendet so klicken Sie wie vorher auf Grundposition Danach speichern Sie die Messung unter Messung gt Messwerte exportieren und w hlen die Option Speichern in als Datei Nachbereitung 1 Geregeltes Netzger t f r die Heizkammer wir
151. ngungsangeregten Zustand aus dem Rotationsschwingungs spektrum von und H C Theoretische Grundlagen Der Hamiltonoperator in der N herung des starren Kreisels d h keine Zentrifugalverzer rung und keine Kopplung der Rotation mit Schwingungen oder Torsionen des Molek ls kann aus der klassischen Mechanik der Drehung starrer K rper abgeleitet werden Tr gheitsmomente Das Tr gheitsmoment eines starren K rpers bez glich einer Achse die durch seinen Mas senschwerpunkt geht ist definiert als mn 1 Hierbei ist das Lot des i ten Massenpunktes mit der Masse m auf die Achse o Jeder starre K rper besitzt drei zueinander senkrechte Haupttr gheitsachsen a b und c die durch seinen Schwerpunkt gehen und somit drei Tr gheitsmomente 7 und Ze Die Achsen a b und k n nen als Basisvektoren 4 und eines molek linternen Koordinatensystems betrachtet wer den Die Achsen werden dabei so gew hlt da das kleinste und das gr te Tr gheitsmo ment ist Im allgemeinen Fall sind alle drei Tr gheitsmomente verschieden gro man spricht dann von einem asymmetrischen Kreisel Die verschiedenen Kreiseltypen sind in Tabelle 1 zusammengefa t Tabelle 1 Die verschiedenen Arten von molekularen Kreiseln Bezeichnung Definition Beispiel lineare Kreisel 1 0 l sph rische Kreisel I lh I SF prolate symmetrische Kreisel Za lt Ip Le oblate symmetrische Kreisel 1
152. niert so den Hintergrund V Beschreiben Sie im Vorprotokoll das Prinzip eines Lock In Verst rkers 22 Versuchsdurchf hrung Zun chst soll das Ramanspektrum des CC im interessierenden Spektralbereich 670 630 nm aufgenommen werden Das CCl befindet sich bereits in der Me zelle ffnen Sie den Deckel des Ramanspektrometers und machen Sie sich den Strahlengang des Lasers und der Streustrahlung klar F1 Warum k nnen Sie den Verlauf des Laserstrahls in der K vette verfolgen au erhalb aber nicht Notieren Sie ihre Antwort hier Nun k nnen Sie mit der Aufnahme des Spektrums beginnen Ramanspektrum 1 Schlie en Sie den Deckel des Ramanspektrometers 2 Schlie en Sie den Eintrittsspalt des Monochromators vollst ndig 3 Fahren Sie den Monochromator manuell durch Kurbeln auf 670 nm und ffnen Sie den Eintrittsspalt auf 0 2 mm 4 Geben Sie vor der Messung im Datenerfassungsprogramm einen eindeutigen Dateinamen Gr_Gruppennummer_x dat ein Starten Sie den Monochromatorvortrieb 0 5 nm min und das Datenerfassungsprogramm synchron Beobachten Sie die Aufnahme des Spek trums am Bildschirm Ist der Dynamikbereich sinnvoll gew hlt Oder wird der maximale Me bereich 5 V der Datenerfassungskarte berschritten Wenn das der Fall ist starten Sie die Messung mit etwas weiter geschlossenem Spalt etwa 0 15 mm neu 5 Schlie en Sie den Eintrittsspalt des Monochromators vor dem Laserliniendurchgang 632 8 nm wenn der Mon
153. nnen Sie die Messungen mit 15 cm 0 01 K Fe CN L sung zu der Sie die in der 157 folgenden Tabelle angegebenen Volumina an 0 01 K Fe CN L sung geben W hlen Sie dazu geeignete Pipetten Bestimmen Sie f r jedes Volumen V die zugeh rige Zellspan nung E V Tragen Sie die Werte in folgende Tabelle ein Nr 1 2 3 4 5 6 7 amp 9 10 0 05 0 05 0 1 0 2 0 4 1 0 1 0 2 0 4 0 5 0 E V Anschlie end legen Sie 15 cm 0 01 K Fe CN L sung im Me gef vor und geben die in folgender Tabelle angegebenen Volumina jetzt 0 01 K Fe CN zu Messung 11 20 Bestimmen Sie f r jedes Volumen V die zugeh rige Zellspannung E V F2 Tragen Sie die Werte in folgende Tabelle ein Nr 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 0 05 0 05 0 1 0 2 0 4 1 0 1 0 2 0 4 0 5 0 E V Al Tragen Sie P ren gegen In c St und In a gem A in einem Diagramm auf und bestimmen Sie die Steigung und den Ordinatenabschnitt Berechnen Sie dazu f Ss mit 799 mV V4 Welche Gr en k nnen Sie hieraus bestimmen Bestimmung der Temperaturabh ngigkeit Nach der letzten Zugabe von K Fe CN L sung erh hen Sie die Temperatur im Me gef in Schritten von 5 C auf 50 C Nach jeder Temperaturerh hung sollten Sie die Einstellung konstanter Temperatur
154. nnen aus den Versuchsvorschriften entnommen werden und sind mit V beim jeweiligen Versuch gekennzeichnet In den Versuchsanleitungen mit F gekennzeichnet sind Felder in die Me werte oder Er gebnisse einfacher Rechnungen direkt eingetragen werden Diese werden bei Versuchsen de direkt vom Saalassistenten kontrolliert Mit A gekennzeichnet sind Auswertungen die auf einem separaten Blatt z B Millimeterpapier Computerausdruck zu erstellen sind Alle f r die Auswertung relevanten Gr en m ssen im Skript oder im Me protokoll aufge f hrt werden Die Antestate der einzelnen Versuche erfolgen durch einen der Saalassistenten im Skript Bis zum n chsten Versuch mu der jeweils letzte Versuch testiert sein Die Abtestate erfolgen auf einer Laufkarte die von den Studierenden zum Versuchstermin mitzubringen ist Am Ende des Praktikums wird eine Klausur geschrieben deren Inhalt sich aus Theorie und Durchf hrung der einzelnen Praktikumsversuche aus dem Stoff der Vorlesung GPC zu sammensetzt Das Bestehen der Klausur ist notwendig f r die Erteilung des Scheins zu den Praktischen bungen der Physikalischen Chemie v d V GPC P Zur Vorbereitung wird die angegebene Literatur ben tigt Einzelne Versuchsanleitungen sind als Filme per Download http 134 99 152 34 index html erh ltlich Atomabsorpti onsspektroskopie 51 Ramanspektroskopie 52 LASER Prinzip und Anwendung 52 Infrarotspektroskopie 53 Normalschwingungen
155. nnsnssnsnnsnssnsnnsnssnsnnsnssnsnnsnssnsnnsnssnsnnsnssnsansnne 46 AUFGABENSTELEUNG ts nu Es Er rer 46 THEORETISCHE GRUNDLAGEN 46 nennen einig Rai a EHER 47 iss Rii 48 deed dE 50 VERSUCHSDURCHF HRUNG 22 0 A AE 51 STICHWORTE UND KONTROLLFRAGEN F R DAS ARBEITSPLATZOGPSPRACH 56 WEITERF HRENDE EITERATUR ss sun ee Eed heel 56 VERSUCH 56 STERN GERLACH EXPERIMENT sussssossnssssnssnsnssnssnsnssnssnsnnsnssnsnnsnsnnsnnsnsnnsnnsnssnsnnsnnsnse 57 EIER EN SUERG EE 57 RS RE ORON EI e EE 57 AVA SIENU D EE 61 VERSUCHSBURCHF HRUNG 62 AUSWERTUNG eg 64 STICHWORTE UND KONTROLLFRAGEN F R DAS ARBEITSPLATZOGPSPRACH 66 WEITERF HRENDE LHER TUR e ees BEER 66 VERSUCH S7 FLUORESZENZ SPEKTROSKOPIE ussussssussnsnssnssnsnnsnssnsnnsnssnsnnsnssnsnnsnssnsnnsnssnsnnsnssnsansnne 67 AUFGABENSTELLUNG sense kn ag sei EE Ee 67 THEORETISCHE GRUNDLAGEN indie lets a E ASA Ee 67 RE E
156. nz anders sieht dies f r die L schung des Singulettzustandes eines typischen organischen Farbstoffes 10 ns aus Hier sollte die L schmolek lkonzentration im Be reich von 10 100 mM liegen damit der Term k Q berhaupt in die gleiche Gr enordnung wie ko kommt und somit einen deutlichen Einfluss auf die Fluoreszenzlebensdauer hat Beispiel L schung durch Sauerstoff Anschaulich wird dieser Effekt am Beispiel der L schungseffizienz von Sauerstoff in Wasser L slichkeit 0 3 mM Selbst bei einer diffusi onskontrollierten L schkonstanten SH von 1 10 Ms kann die L schrate 0 3 10 s die obigen typischen Fluoreszenzlebensdauern mit 1 105 in Gl 5 nicht merk lich beeinflussen und st rt daher nicht Erst bei l ngeren Fluoreszenzlebensdauern typi scherweise bei aromatischen Kohlenwasserstoffen und bei erh hter L slichkeit von Sauer stoff in organischen L sungsmitteln muss bei Fluoreszenzexperimenten entgast werden Auf 166 grund dieser Befunde ist klar dass bei s mtlichen Experimenten mit Triplettzust nden die L sungen entgast werden m ssen da sonst durch die Sauerstoffl schung die Triplett lebensdauern in Wasser auf ca 1 100 fallen w rden Berechnung von F r die oben erw hnten kinetischen Beschreibungen ist es wichtig die diffusionskontrollierte maximale L schkonstante EH zu kennen Aus der L sung des ersten Fick schen Gesetzes f r die Diffusion ergibt s
157. ochromator 638 nm erreicht hat fast komplett Fast komplett hei t das Einstellrad um etwa zwei Einkerbungen lt lt Imm zu ffnen Nachdem Sie ber die Rayleighlinie gefahren sind schalten Sie den Monochromatorvortrieb schwarze Taste und das Me programm Escape synchron aus Sie ben tigen die relative Position der Rayleighlinie f r die Auswertung achten Sie also darauf da der maximale Me be reich 5 nicht berschritten wird Notieren Sie die Endwellenl nge des Monochroma 23 F2 Warum ist die Rayleighlinie die Sie eben aufgenommen haben wesentlich schmaler als die Stokeslinien vorher Notieren Sie ihre Antwort hier 6 Stellen Sie nun mittels des Programms Origin auf Ihrem Me rechner das Spektrum dar Laden Sie hierzu ihre gespeicherte ASCH Datei mit den Me werten Kopieren Sie die Daten in die Y Spalte Die X Spalte ist eine Indexspalte die Sie in eine Wellenl ngenor dinate umwandeln m ssen Dazu ben tigen Sie Anfangswellenl nge 670 nm Endwel lenl nge Die Anzahl der Me werte ist einfach Nummer der Indexspalte 1 Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf die X Spalte und w hlen Sie Ser Column Values Berechnen Sie die Wellenl ngenordi nate durch Eingabe von i 1 Anfangswellenl nge Endwellenl nge Anzahl der Mefi werte Anfangswellenl nge Die Variable i stellt in Origin symbolisch den Laufindex dar der in Schritten von 1 inkrementiert wird Stellen Sie nun das Spektrum graph
158. on mit u ku Konstante a 2 un Potenzieren 7 n 2 2 Addition SE u Subtraktion eg Ju u 186 Multiplikation c a b 5 6 a To 12 Liam 2 2 2 Division b Ausgleichsrechnung Bei einigen Experimenten bei denen Wertepaare x bestimmt werden ist die Gr e eine Funktion der anderen Gr e x Aus den gemessenen Werten ist eine Kurve zu ermitteln die einer Algebraischen Funktion f x entspricht Dies ist entweder graphisch oder durch die Ausgleichsrechnung m glich F r lineare Funktionen der Form y mx c bzw y mx sind die Parameter m Steigung und c Ordinatenabschnitt aus n gemessenen Wertepaaren x y zu berechnen Allgemeine Gerade 1 A z Steigung m 7 Gleichung 7 Standardfehler der Steigung d 2 2 _ 1 Dn 2 Ordinatenabschnitt c c y mx 4 Gleichung 8 Standardfehler des Ordinaten ya A Zu 1 T abschnittes I mit D x und d n Gerade durch den Ursprung mx Steigung m gt i 1 Gleichung 9 2 Standardfehler der Steigung 5 1 H d Am s SH mit d Die Angabe des Ergebnis ist
159. onzentration ber die molaren Leitf higkeiten bestimmen A 12 und damit bei bekannter Ausgangskonzentration und AG Versuchsaufbau und Versuchsdurchf hrung Die Apparatur ist temperaturkompensiert d h es ist nicht notwendig die Proben zu thermo statisieren Die L sungen werden mittels einer eingetauchten Leitf higkeitsme br cke mit der Leitf higkeitsme zelle elektrisch verbunden Vor Beginn der Messungen bestimmen Sie die Zellkonstante mit der am Platz vorhandenen KCI L sung und im Anschlu daran die Leitf higkeit des L sungsmittels Tragen Sie den ermittelten Wert f r die spezifische Leitf higkeit hier ein Leitf higkeit H20 Zur Bestimmung der Zellkonstanten Kalibrierung des Me ger tes liegt eine Kurzanleitung am Arbeitsplatz aus F2 Tragen Sie den ermittelten Wert f r die Zellkonstante hier ein Zellkonstante Die einzelnen Konzentrationen stellen Sie durch Verd nnen der Ma l sung 8 10 mol l mit dest Wasser her Nach Einf llen der L sung in das Me gef mu ca 10 Minuten gewartet werden damit die L sung die am Thermostaten eingestellte Temperatur 25 C er reichen kann Kontrolle mit einem Thermometer V Erstellen Sie eine Verd nnungsreihe mit 6 verschiedenen Konzentrationen ausgehend von 8107 mol l bis 1 107 mol l Notieren Sie in Ihrem Vorprotokoll das Pipetierschema zur Verd nnung der Proben 151 Auswertung F3 Tragen Sie die gemessenen
160. oreszierender Substanzen ermittelt werden Dabei wird Jablonski Diagramm zur Fluoreszenz S2 7 Absorption innere Umwandlung V 3 5 2 1 1 Absorption Fluoreszenz das Absorptionsspektrum mit dem Fluoreszenzanregungsspektrum verglichen Zus tzliche Banden im Absorptionsspektrum weisen auf eine Verunreinigung der Substanz hin Zum Versuch Das hier verwendete Tetraphenylporphyrin TPP geh rt zu der Gro en Familie der Porphyri ne diese sind organisch chemische Farbstoffe die aus vier Pyrrol Ringen bestehen die durch vier Methingruppen zyklisch miteinander verbunden sind Porphyrine bzw Porphyrin verwandte Verbindungen kommen z B auch als Chlorophyll und als in den H m basierten Proteinen H moglobin und den verschiedenen Cytochromen vor Sie wirken durch ihr ausgedehntes n Elekronensystem bei der richtigen Anregungswellenl nge fluoreszierend und sind deshalb f r uns interessant TPP ist nur eines von vielen Derivaten die man verwen den kann Tetraphenylporphyrin Molecular Formula 4 9 Methyl Anthracen ist ebenfalls ein Fluoreszenz Farbstoff der aus dem Grundbaustein An thracen besteht Anthracen wird fast ausschlie lich zu Anthrachinon weiterverarbeitet wel ches den Ausgangspunkt f r die Anthrachinonfarbstoffe darstellt und somit die Grundlage f r die Alizarin und Indantrenfarbstoffe ist 9 meth ylanthracene CHa Molecular Formu
161. pektrum 30 Rotationsterme 30 Rotationsviskosimeter 115 R Zweig 32 33 34 Schergeschwindigkeit 110 Schwingplattenviskosimeter 115 Schwingung 19 20 21 Siedediagramm 48 sph rische Kreisel 27 Standardbildungsenthalpie 140 141 starke Elektrolyte 151 190 Stern Volmer 169 Stokes 19 20 26 Tetrachlorkohlenstoff 19 Thermovac 83 91 96 97 Thixotropie 113 Tr gheitsmomente 27 28 29 30 37 Tr gheitstensor 28 Turbomolekularpumpe 89 Vakuum 38 83 95 Verbrennungsenthalpie 136 140 Verbrennungskalorimeter 138 Viskosit t 109 W rmekapazit t 123 Zellspannung 156 157 158 159 160 Zentrifugalverzerrung 27
162. peratur Zeit Kurve Der Trend der Vorperiode und der Nachperiode ist in den Bereich des raschen Temperaturanstiegs nach der Z ndung zu extrapolieren Man suche eine zur Tempe 138 raturachse parallele Verbindungslinie zwischen den Trendlinien der Vor und Nachperiode so dass die zwischen den extrapolierten Geraden und der Messkurve befindlichen Fl chen ann hernd gleich gro werden Diese Verbindungslinie ergibt den durch die Verbrennung hervor gerufenen Temperaturanstieg Temperatur 7 as lt Vorperiode Hauptperiode Nachperiode Abbildung 2 Graphische Auswertung der Temperaturdifferenz Die Messdaten werden entweder in einer Exceldatei oder graphisch auf Millimeterpapier aus gewertet V4 Skizzieren Sie im Vorprotokoll die Abb 2 entsprechende Kurve f r ein adiabatisches Kalorimeter F1 Berechnen Sie die Kalorimeterkonstante gesamt Mit Hilfe des angegebenen Brennwertes der Benzoes ure Ho 26457 J g Verwenden Sie dazu folgende Gleichung BE i M Einwaage Frema 7 ist dabei die W rmemenge der Z ndhilfsmittel Tiegel in Joule F2 Berechnen Sie die Standardverbrennungsenthalpie von Anthracen unter der Vorausset zung da die gesamten Substanzmengen nach folgender Reaktionsgleichung verbrennen Aromat y z Ha 1 Aert kJ Vergleichen Sie Ihr Ergebnis mit Literaturwerten 139 Berechnen Sie die Standardbildungsent
163. pienten weg erhal ten Der Dampfstrahl selbst wird an der gek hlten Au enwand der Pumpe kondensiert und flie t in das Siedeger t zur ck Das gef rderte Gas wird von einer Vorpumpe abgesaugt Funktionsprinzip Turbomolekularpumpe Das bereits seit 1913 bekannte Prinzip der Molekularpumpe beruht darauf da die einzelnen abzupumpenden Gasteilchen durch Zusammenst e mit schnellbewegten Fl chen eines Ro tors einen Impuls in F rderrichtung erhalten Wie die Diffusionspumpe kann die Turbomole kularpumpe nur gegen ein Vorvakuum f rdern das z B durch eine ldrehschieberpumpe erzeugt werden kann 1 Splitterschutz 2 Pumpengeh use 3 Rotor 4 Bel ftungsanschlussflansch 5 Wasserk hlung 6 Vorvakuumanschlu ansch 7 Hochvakuum Anschlussflansch 8 Statorpaket 9 Spindeleinheit mit Kugellager 10 Sperrgas Anschlussflansch 11 K hlwasseranschluss 12 Drehstrom Motor Abbildung 4 Aufbau einer Turbomolekularpumpe Die technische Realisierung einer Turbomolekularpumpe hnelt einer Turbine mit schr g an gestellten Rotorbl ttern und entgegengesetzt geschr nkten Statorfl geln Die Pumpe ist ein Axialkompressor dessen aktiver d h pumpender Teil aus einem Stator 8 und einem Rotor 3 gebildet wird Stator und Rotor bestehen aus langen Schaufelbl ttern Die verschiedenen Rotorscheiben sind auf einer Spindel 9 befestigt die in Keramik Kugellagern gelagert ist Diese Kugellager befinden sich im Vorvakuum Bere
164. pipetten zu lesen s Anhang 176 Experiment 1 Wir machen uns mit dem Fluorezenzspektrometer vertraut Messung 1 Lampenspektrum Experiment Lamp exp Bestimmen sie die spektrale Intensit tsverteilung der Lampe Probenkammer leer durch Messung des Referenzkanals R Spalte f r Anregung und Detektion auf 5 nm Breite einstellen Slit Wellenl ngenbereich zur Anregung 200 nm 800 nm Messung 2 Ramanstreuung Experiment Spektrum exp a 340 nm 350 750 nm b Aex 300 nm Arm 310 590 nm Untersuchen Sie wie das vom reinen L sungsmittel emittierte Licht von der Anregungswel lenl nge abh ngt Nehmen sie dazu Spektren von 750 ul des L sungsmittels Puffer in einer K vette bei zwei verschiedenen Anregungswellenl ngen auf Die Ramanstreuung von Wasser f hrt zu einer Verschiebung der Wellenl nge des gestreuten Lichts von ca 3400 em Wellenzahlen f r die Hauptbande F1 Welcher Schwingung entspricht dies Erkl ren sie das im Experiment a zus tzlich auftretende Intensit tsmaximum im Bereich oberhalb von 650 nm Hinweis Welche Abh ngigkeit von der Anregungswellenl nge beobachten Sie Berechnen Sie f r bei de Spektren die Ramanverschiebung Welche Formel ist hierzu n tig Experiment 2 Emissions und Anregungsspektren der Fluoreszenz Nutzen Sie dazu die bereitgestellte C 120 Puffer L sung 1 37 5 Verd nnung der C 120 Stamml sung in Puffer 750 ul Messung 3 Messung von Emissionsspek
165. prinzipien von LQ MC und DT Interferenzen Die quantitative Bestimmung mittels AAS kann durch eine Vielzahl von Faktoren gest rt werden Als solche St rungen Interferenzen lassen sich Spektrale Interferenzen Chemische Interferenzen Ionisierungsinterferenzen nennen Spektrale Interferenzen werden haupts chlich durch unspezifische Untergrundab sorption durch st rende Molek le und Radikale sowie durch Lichtstreuung an gr eren Parti keln hervorgerufen Eine Korrektur dieses Fehlers kann z B durch Untergrundmessung mit Hilfe eines Kontinuumstrahlers oder durch Ausnutzung des Zeeman Effektes gelingen F2 wie funktionieren diese Methoden Beschreiben Sie sie kurz 11 Zu den chemischen Interferenzen geh rt die Bildung von stabilen Verbindungen zwischen dem zu analysierenden Element und Flammen oder Probenbestandteilen Durch Variation der Temperatur Flamme oder Ofen sowie durch Zugabe von Stoffen welche die st renden Bestandteile binden k nnen chemische Interferenzen beseitigt werden Durch lonisation ent geht ein Teil des zu untersuchenden Elementes der quantitativen Bestimmung wieso eigentlich Die Zugabe eines lonisationspuffers verschiebt das Ionisationsgleichgewicht zugunsten des nicht ionisierten Atoms und verringert die Interferenz Zus tzlich zu den genannten Interferenzen k nnen auch physikalische Eigenschaften z B Viskosit t der L sung so
166. pulverf rmiger Aktivkohle mit der Analysenwaage zu w gen im verschlossenen Erlenmeyerkolben mindestens 30 min stehengelassen und gelegentlich geschwenkt An schlie end wird filtriert ohne Nachwaschen Die ersten 10 ml des Filtrats werden verwor fen Bei der 0 1 N und 0 05 N werden 100 ml dieser L sung mit jeweils 6 g Aktivkohle ver setzt F1 warum mu der Vorlauf verworfen werden Notieren Sie Ihre Antwort hier Vom Filtrat werden 2 ml f r 1 0 molT 5 ml f r 0 5 10 ml f r 0 3 und 0 2 bzw 25 ml f r 0 1 und 0 05 abpipettiert und f r die Titration ggf verd nnt Die Gleichgewichtskon zentration wird durch Titration mit 0 1 N Natronlauge bestimmt Die adsorbierte Stoff menge na bestimmen Sie aus der Differenz der eingesetzten Konzentrationen und der 105 Gleichgewichtskonzentration Versuchsauswertung Experimentelle Adsorptionsisotherme F2 Tabellarisch anzugeben sind a die Me werte b die berechneten Werte Gleichge wichtskonzentration die adsorbierte Stoffmenge na und die Stoffmenge je Gramm Aktiv kohle n CHac mol 11 1 0 0 5 0 3 0 2 0 1 0 05 CO n a Al Die experimentelle Adsorptionsisotherme ist graphisch darzustellen Die Tem peratur der Isotherme ist im Plot zu vermerken Auswertung nach Langmuir Kann die Adsorption von Essigs ure an Aktivkohle f r die be trachtete Temper
167. r Experiment zeigt sich der Effekt der statischen L schung wie folgt Bei der Messung von Fluoreszenzquantenausbeuten bzw intensit ten F quivalente Daten treten h ufig oder konkave Abweichungen von dem linearen Zusammenhang 169 der Gleichung 12 auf und das Intensit tsverh ltnis Fo F ist gr er als Die Abbildung 2 beschreibt die bimolekulare L schung vom M mit einer L schkonstanten k siehe V4 und betrachtet zus tzlich das Gleichgewicht f r Komplexbildung von im Grundzustand Dabei wird angenommen dass der angeregte Komplex M Q instantan gel scht wird also nicht fluoreszierend ist Aus Abb 1 0 20 1 1 ka ko I Fluoreszenz i W rme Y Kos M Q a Abb 2 Vereinfachtes Vier Zustandsmodell der Fluoreszenzl schung mit Grundzustands gleichgewicht und effektiver L schung im angeregten Zustand Der Komplex fluoresziert nicht 170 V4 Vereinfachen von zusammengesetzten Reaktionen Beispielhafte L sung f r eine bimo lekulare Reaktion durch die Annahme einer irreversiblen Teilreaktion hier z B kr 0 s In der Chemie gibt es die Vereinfachung von kinetischen Reaktionsfolgen prominente Bei spiele Die Michaelis Menten Gleichung beschreibt z B die bimolekulare Reaktion eines En zyms E mit dem Substrat S zum Produkt P kan kr 5 ES E P Kam Aufgaben 1 Bei
168. r molare dekadische Absorptionskoeffizient Die Schw chung der Strahlung ist die Folge einer Lichtabsorption durch den Atomdampf Jedes Element kann dabei nur ganz bestimmte Energiebetr ge auf nehmen das hei t Licht solcher Wellenl ngen die f r das Element charakteristisch sind Durch die Aufnahme eines Energiequants geht das betreffende Atom in einen elektronisch angeregten Zustand ber aus dem es durch Energieabgabe wieder in den Grundzustand zu r ckkehren kann Versuchsaufbau Abbildung 1 zeigt schematisch den Aufbau des Versuches Als Lichtquelle wird blicherwei se eine Hohlkathodenlampe verwendet In Abh ngigkeit von dem zu messenden Element er streckt sich der Untersuchungsbereich von etwa 190 bis 850 nm Als Absorptionsvolumen dient entweder eine Flamme oder ein Graphit Ofen Bei Temperaturen von 2000 3000 wird die Probe verdampft und atomisiert Nach Durchlauf eines Gitter Monochromators 10 wird die Lichtintensit t ber einen Detektor Photomultiplier gemessen und nach Verst r kung und Umrechnung als Absorbanz A angezeigt LQ PV Abbildung 1 1 Blockdiagramm eines einfachen AA Spektrometers LQ Lichtquelle PV Probenvolumen MC Monochromator DT Detektor V amp A MC DT V amp A Verst rker und Anzeige Informieren Sie sich ber Aufbau und Funktionsweise der einzelnen Bauteile F1 Beschreiben Sie kurz die Grund
169. r seine Umgebung zu nutzen Chemisches Allgemeinwissen Am Beispiel der Fluoreszenzl schung sollen Sie kinetische Analyse von bimolekularen Reaktionen und sterischen Effekten erlernen 162 die sowohl in der pr parativen Chemie SN1 SN2 Reaktionen als auch in der Bioka talyse Michaelis Menten Kinetik wichtig sind IH Chemische Analytik Sie sollen verstehen wie die Durchf hrung einer analytischen Messung massiv vereinfacht und deren Messgenauigkeit durch die Einf hrung eines Verfahrens zur Relativmessungen gesteigert werden kann Aufgabenstellung 1 Aufnahme verschiedener Fluoreszenzspektren Nutzung der Fluoreszenz als analyti sche Methode und spektroskopische Methode Fluorophor Reporter unserem Versuch wird die L schung von Coumarin 120 C 120 durch die Nukleo side Thymidin T und Cytidin C untersucht und interpretiert Analyse molekularer Reaktionen auf mikroskopischer Ebene am Beispiel photo chemischer Reaktionen Theorie Siehe auch Skript Einf hrung in die Fluoreszenzspektroskopie und den nachfolgenden Text 1 Reaktionswege Nach erfolgter Anregung des Fluoreszenzfarbstoffes setzen die Prozesse zur Entv lkerung des angeregten Zustandes ein unabh ngig von den Relaxationsprozessen des L sungsmittels und der Rotationsdiffusion des Molek ls Au er den irreversiblen chemischen Reaktionen aus dem angeregten Singulettzustand sind die reversiblen Prozesse im Tabelle 1 f
170. ratur auf die Geschwindigkeitsverteilung Erl utern Sie den Verlauf der Kurve bei verschiedenen Temperaturen Passieren die Teilchen die ffnung die aus der Heizkammer in die Apparatur f hrt so wird ein Atomstrahl erzeugt dessen Teilchengeschwindigkeit nicht durch Maxwell beschreibbar ist Das magnetische Moment des Au enelektrons von Kalium kann allgemein beschrieben wer den durch BE 2 e Elementarladung mit 1 602 10 m Elektronenmasse mit m 9 109 10 kg gs g Faktor mit gs 2 002 e 5 Spin als dreidimensionaler Vektor F Was ist der g Faktor Kurze Erl uterung Wie der Versuchsaufbau zeigt Abbildung 4 wird nur eine Raumrichtung betrachtet diese wird als z Richtung festgelegt Die z Komponente der vektoriellen Gr e besitzt den Ei genwert Se me BR 3 ms Quantenzahl mit ms 5 e Planck sches Wirkungsquantum mit h 1 055 10 J s Somit gilt f r das magnetische Moment in z Richtung RS 4 Hz 2m 57 5 Der konstante Vorfaktor wird als Bohr sche Magneton bezeichnet EM 5 Zm Hz Hp Ms gs 6 Aufgrund der verschiedenen Ausrichtung der Elektronenspins k nnen diese mittels Kraft 58 einwirkung von ihrer Flugbahn im Atomstrahl abgelenkt werden Diese Kraft wird durch ein Magnetfeld erzeugt In diesem Experiment wird ein Zwei Draht Feld genutzt um ein inho mogenes Magnetfeld zu erzeugen Abbildung 1 Feldlinie
171. rg nge Anti Stokes berg nge Abbildung 1 Allgemeines Termschema f r die Ramanstreuung Symmetrie und Auswahlregeln f r Raman und IR Spektroskopie Das isotrope CCl besitzt Ta Symmetrie Seine 3N 6 Schwingungsfreiheitsgrade verteilen sich auf drei Schwingungstypen unterschiedlicher Symmetrie und Entartungsgrade Die Schwin gungen lassen sich mit Hilfe der Gruppentheorie klassifizieren Tabelle 1 Charaktertafel zur Symmetriegruppe 8 3 684 60 1 1 1 1 1 ATA tA 1 1 1 1 1 2 1 2 0 0 2 3 0 1 1 1 3 0 1 1 l Ays Aas D Die Voraussetzung f r die Aufnahme eines Schwingungs Ramanspektrums ist eine sich durch die Schwingung ndernde Polarisierbarkeit des Molek ls Die Polarisierbarkeit siehe auch Gleichung 2 und 3 ist eine Tensorgr e und gegeben durch 20 Die Transformationseigenschaften der Tensorgr e Polarisierbarkeit unter den Symme trieoperationen einer Punktgruppe sind in der Gruppentafel gegeben hier letzte Spalte der Tabelle 1 Voraussetzung f r das Auftreten eines IR Spektrums ist die nderung des Dipol moments bei der Schwingung Die Transformationseigenschaften der Vektorgr e Dipolmo ment sind in der vorletzten Spalte dieser Tabelle gegeben Diese stellen die Transformations eigenschaften des Dipolmomentvektors dar und geben die IR aktiven Schwingungen Die totalsymmetrische Schwingung ist also ramanaktiv die Schwingungen
172. rgie die das System abgibt aufgrund der Stokes schen Regel immer gleich oder kleiner der Anregungsenergie ist Diese besagt im Detail dass die Wellenl nge des emittierten Photons in der Regel nie kleiner sein kann als die des absorbierten Photons Diese Absorption bewirkt einen durch die Schwingungsrelaxation verursachten Energieverlust und damit eine langwellige Verschiebung 67 der emittierten Energie in den roten Wellenl ngenbereich LA ut Hierbei is A die Stokesverschiebung die Wellenl nge der absorbierten Strahlung und Aout die Wellenl nge der emittierten Strahlung 1 1 AE he An Die Wahrscheinlichkeit mit der Anregung eines Fluorophors tats chlich zur Emission eines Fluoreszenzphotons f hrt bezeichnet man als Quantenausbeute Sie ist f r jeden Fluorophor verschieden und beschreibt im Detail das Verh ltnis zwischen der Anzahl der emittierten Nr und absorbierten Na Photonen Fluoreszenz hat viele unterschiedliche Anwendungsgebiete in einer Vielzahl von Berufsfel dern es reicht von Aufhellung und Dekoration ber Belichtungsdisplays bis hin zur Bioche mie und Medizin Sie werden sich n her mit der Fluoreszenz Spektroskopie besch ftigen die Fluoreszenz zur Untersuchung verschiedener Fluorophor Systeme in Molek len einsetzt und so zum Teil sogar ihre Struktur aufkl ren kann Mit Hilfe des Fluoreszenzanregungsspek trums kann au erdem die Reinheit flu
173. rom bei der Berechnung der Kalorimeterkonstante nicht ber cksichtigt Versuchsdurchf hrung Machen Sie sich bereits im Vorfeld mit den Grundz gen der Ger tebedienung vertraut siehe dazu auch die weiterf hrenden Links im Anhang Erstellen Sie f r den Praktikumstag eine Zusammenfassung der wichtigsten Handhabungsschritte auf einem DIN A4 Blatt I Versuch Kalibrierung des Kalorimeters Zuerst wird durch Verbrennen von Benzoes ure Standardsubstanz die Kalorimeterkon stante auch Wasserwert genannt ermittelt Versuch Bestimmung der Mesomerieenergie von Anthracen Nach der Kalibrierung wird die zweite Substanz Anthracen verbrannt III Versuch Charakterisierung einer unbekannten Substanz Eine unbekannte Substanz zur kalorischen Bestimmung wird vom Betreuer ausgegeben Auswertung Al Fertigen Sie f r jede Verbrennung die separate Kalibriermessung und drei Messungen des Aromaten die T t Kurve auf jeweils einem Blatt an und bestimmen Sie die Temperatur differenzen AT graphisch Zur Bestimmung der Temperatur nderung AT die durch Freisetzung der Verbrennungsener gie im inneren Wasserbad hervorgerufen worden ist m ssen Korrekturen vorgenommen wer den Hierzu beobachtet man den Temperaturverlauf ber etwa 10 Minuten bevor die Sub stanz gez ndet wird Vorperiode bei der Verbrennung Hauptperiode und weitere 10 Mi nuten nach der Verbrennung Nachperiode Abb 2 zeigt die Auswertung einer solchen Tem
174. roskopische Eigenschaften die Form und sogar die chemische Reaktivit t untersucht werden Insbesondere kann die F higkeit ein einzelnes Molek l als Mitglied eines chemischen Molek lensembles zu untersuchen direkte Informa tionen ber die spektroskopische und chemische Heterogenit t der Molek le geben Insbesondere erfolgreich ist die Einzelmolek ldetektion mittels Fluoreszenz spektroskopie Sie ist eine robuste Technik und ist inzwischen weit davon entfernt eine wis senschaftliche Kuriosit t zu sein Die Detektion mittels laserinduzierter Fluoreszenz wird bei vielen h chstempfindlichen analytischen Techniken in der Chemie Biologie und Medizin benutzt um Molek le nachzuweisen die entweder selbst fluoreszieren oder mit einem Fluo reszenzfarbstoff markiert sind Das gegenw rtige Interesse ist so gro weil einfache und al ternative Zug nge sowie erstmals L sungsverfahren zu alten fundamentalen Problem stellungen in der Chemie Physik und Biologie er ffnet werden Die Einzelmolek ldetektion unter nat rlichen Bedingungen wird f r breitere Anwendungen in genetischen und biochemi schen Screening sowie Assayverfahren von entscheidender Bedeutung sein Lernziele I Einf hrung in die Fluoreszenzspektroskopie In diesem Versuch sollen Sie sich mit den grundlegenden Eigenschaften der Fluoreszenz auf der Basis der Untersuchung ei nes Ensembles K vette vertraut machen und lernen einen Fluorophor als molekula ren Reporter f
175. rrelationskoeffizient Die Massenspektren der Kohlenwasserstoffe werden ausgedruckt und die wichtigsten Frag mentierungen und Peakmuster interpretiert Die Spektren sind miteinander zu vergleichen und den einzelnen Kohlenwasserstoffen zuzuordnen 52 2 Nicht substanzspezifische Massenpeaks m e Molek lkteil 29 32 34 40 44 45 n Pentan Fragmentierung Molek ltteil n Hexan m e Fragmentierung Molek llteil 53 n Heptan m e Fragmentierung Molek l teil n Oktan m e Fragmentierung Molek l teil n Nonan m e Fragmentierung Molek l teil 54 n Dekan m e Fragmentierung Molek lkteil F3 Mit Hilfe der resultierenden Spektren wird ermittelt aus welchen unterschiedlichen Komponenten die Benzin Probe besteht F4 Die Peakfl chen der Konzentrationsreihe werden gegen die Konzentration aufgetragen und daraus die Konzentration der unbekannten Probe Pentan Dekan Gemisch bestimmt Probe Va u c mol I n Dekan 1 1 2 2 3 3 4 4 5 2 Es soll wie unter Al ein funktionaler Zusammenhang zwischen Konzentration und dem integrierten Signal erstellt werden Stellen Sie diesen graphisch dar Gleichung
176. rriand R Cigen Salzbildung und Hydrolyse von Malachitgr n Z Phys Chem Leibzsch 203 73 85 1954 4 G Wedler Lehrbuch der Physikalischen Chemie 4 Aufl Weinheim 1998 102 Versuch Adsorption an fester Grenzfl che Aufgabenstellung Die Adsorptionsisotherme von Essigs ure an Aktivkohle bei Raumtemperatur soll bestimmt werden Es soll berpr ft werden ob die experimentelle Adsorptionsisotherme mit den Mo dellen von Langmuir und oder Freundlich beschrieben werden kann Theoretische Grundlagen Die Ansammlung gasf rmiger oder gel ster Teilchen an der Oberfl che von Festk rpern oder Fl ssigkeiten wird Adsorption genannt Den umgekehrte Vorgang die Abl sung ad sorbierter Teilchen bezeichnet man als Desorption Die Substanz deren Teilchen adsorbiert werden nennt man Adsorptiv die adsorbierte Substanz hei t Adsorbat und das Material der Oberfl che ist das Adsorbens oder Substrat Molek le und Atome k nnen auf verschiedene Weise an der Oberfl che des Festk rpers haf ten Bei der Physisorption physikalische Adsorption werden die Teilchen durch schwache Bindungen wie van der Waals Bindungen Dipol Wechselwirkungen oder Wasserstoffbr k kenbindungen an der Oberfl che gehalten Die St rke der Bindung ist durch die Adsorption senthalpie gegeben die die Gr enordnung von Kondensationsenthalpien hat Typische Werte liegen um 20 Klima Diese Energien reichen nicht zum Aufbrechen von Bindungen aus so
177. rstellt Data Files name gt Probenbezeichnung Diese Angaben werden mit OK best tigt o Abschlie end verl sst man das ge ffnete Fenster mit Inject und die Messung beginnt Ofentemperatur 50 isotherm Injektor 250 C isotherm Detektor 280 C Tr gergas Iml min Solvent delay 1 min 2 min S ule Varian factor Four capillary column VF 5ms 30Mx0 25 MM ID DF 0 25 Ger t Varian Saturn 2100T GC MS 50 2 Spektrenbearbeitung a F r die qualitative Analyse sollen die Fl chen unterhalb der Peaks in den Ga schromatogrammen bestimmt werden Dies erfolgt mit dem Programm Review MS chromatograms and spectra oberste Zeile 4 Symbol von links b Es wird nun der File ge ffnet in dem das zu untersuchende Spektrum gespei chert wurde Praktikum gt Gruppen Nr 2 Probenbezeichnung Nun geht man zum Programmpunkt Integrate und ffnet den Unterpunkt All plots d Man erh lt eine Tabelle in der alle wichtigen Angaben zu finden sind Um eine bessere bersicht zu erzielen werden die Werte Angaben der unbedeutenden Peaks entfernt Alle Einstellungen am Gaschromatographen sowie die Spektrenbearbeitung werden im Bei sein des Assistenten vorgenommen Die Computersoftware darf nach dem Versuch nicht geschlossen werden Versuchsdurchf hrung Zur Bestimmung der Totzeit wird ein leeres Probengl schen in das Probenfach 1 gestellt und eine Messung wie oben geschrieben d
178. s Gleichung 5 in mbar umzurechnen Kapillardurchmesser d 1 2 mm Volumen Ni 40 73 cm Dichte Quecksilber Pug 13 546 g cm Erdbeschleunigung g 9 8 1 5 Tabelle 3 Ben tigte Konstanten zur Umrechnung von mm Hg in mbar 2 F r beide Geraden soll eine lineare Regression durchgef hrt werden 95 F r die erhaltenen Gleichungen der Form y ax b sind die Koeffizienten a und b der Korrelationskoeffizient sowie die Standardabweichungen 0 0 und op anzugeben Thermovac Ionivac Ob Tabelle 4 Ergebnis der linearen Regression Stichworte und Kontrollfragen f r das Arbeitsplatzgespr ch Funktionsweise von McLeod Manometer Ionivac und Thermovac Funktionsweise von Turbopumpe ldiffusionspumpe und Drehschieberpumpe Boyle Mariottesches Gesetz Antestat 96 Versuch K2 Kinetik der Hydrolyse von Malachitgr n Aufgabenstellung Die Kinetik der basenkatalysierten Hydrolyse von Malachitgr n in w riger L sung ist zu untersuchen Reaktionsordnung und Geschwindigkeitskonstante sind jeweils mit verschiede nen Methoden zu bestimmen Theoretische Grundlagen Allgemeines Malachitgr n reagiert in w riger L sung bei pH 9 nach CH CH CH N N N HC CH HO EE N OH Die Reaktion l t sich bequem spektralphotometrisch verfolgen da die Carbinolbase farblos ist Dabei laufen folg
179. s kosit t mit steigender Temperatur abnimmt Man nimmt an dass die Reibung durch die Wechselwirkungen Dipol Dipol van der Waals etc zwischen den Teilchen bestimmt ist Damit sich die Schichten gegeneinander verschieben k nnen m ssen Anziehungskr fte ge brochen und neu ausgebildet werden Dazu ist in der Regel eine Aktivierungsenergie erforderlich d h die Temperaturabh ngigkeit kann durch eine Arrhenius Gleichung be schrieben werden En 6 ist die allgemeine Gaskonstante und die absolute Temperatur Nicht Newtonsche Fl ssigkeiten Die dynamische Viskosit t n ist f r viele Stoffe bei konstanter Temperatur und konstanter chemischer Struktur nicht konstant sondern abh ngig von den Spannungen und Verformun gen denen die Stoffe unterworfen werden Verdoppelt man z B die Schergeschwindigkeit so f hrt ein nicht Newtonsches Verhalten zu einer nderung der Schubspannung die nicht dem doppelten Wert entspricht Die wichtigsten Erscheinungen des nicht Newtonsches Flie ver haltens in Abh ngigkeit von der Schergeschwindigkeit zeigt Abb 2 111 5 dilatant Newton pseudoplastisch vis Abb 2 Schematische Darstellung des Flie verhaltens nicht NEWTON scher Fluide e Dilatanz Von dilatantem Flie verhalten spricht man wenn sich Scherviskosit t mit steigender Schergeschwindigkeit erh ht D h das Fluid wird beim Flie en dick fl ssiger Beispiel St rkeaufsch
180. s wich tig sich klar zu machen dass die Zeitaufl sung bei der Messung der Fluores zenzabklingkurven hoch genug sein muss um derartig schnelle Zerf lle ber haupt zu erfassen 173 Versuchsbeschreibung Ziele Lernen Sie das Fluoreszenzspektrometer kennen Experimente 1 2 e Messung von Fluoreszenzanregungs und Emissionsspektren Experiment 3 e Stern Volmer L schexperimente f r die L schung von Coumarin 120 C 120 durch die Nukleoside Thymidin T und Cytidin C Experimente 4 6 e Analyse von Fluoreszenzspektren ohne mit L scher e Analyse der L schkonstanten der L scher Daten zum Coumarin 120 Struktur H N CH Absorption Isosbestischer Punkt Ag iso 360 nm 15000 Ethanol Absorptionsmaximum r max 354 nm Emax 18100 M Ethanol Emission Emissionsmaximum max 443 nm R S tze R36 37 38 Reizt die Augen Atmungsorgane und die Haut 1 Vorbereitung 1 1 L sungen Puffer Phosphatpuffer 0 05 K HPOJKH3PO bei Farbstoff Coumarin 120 Stamml sung 30 uM in Puffer Nukleoside Thymidin bzw Cytidin 100mMol l Stamml sung im Puffer wird bereitgestellt 1 2 _ Konzentrationsreihe berechnen Vorprotokoll 174 5 Berechnung geeigneter Konzentrationen f r die geplanten SV Experimente Die beiden Konzentrationsreihen werden jeweils in einer K vette 1 5 ml durch sukzessive Zugabe des Nukleosids zur vorgelegten Farbstoffl sung herge
181. schiedenen Kugeln N b die Konstante K in der folgenden Tabelle wurde ex perimentell durch Anpassung an gemessene Viskosit ten bestimmt Fallstrecke L 0 1 m Kugel Masse g Durchmesser Dichte Konstante K Messbereich Nr mm 10 m s 1 4 6113 15 812 2 228 0 00918 0 6 10 2 4 4233 15 600 2 225 0 09712 9 140 3 16 1602 15 601 8 128 0 09905 40 700 4 14 9373 15 198 8 127 0 67372 150 5000 5 11 6670 13 997 8 126 6 60738 1500 50000 6 5 6685 11 004 8 125 34 43822 gt 7500 Das Rotationsviskosimeter Man kann die Viskosit t auch aus dem Drehmoment ermitteln das ein rotierender Zylinder auf eine in einem Beh lter befindliche Substanz aus bt Rotationsviskosimeter gibt es in ver schiedenen Ausf hrungsformen von denen hier nur die koaxialen Zylindersysteme behandelt werden sollen Dieses koaxiale Zylinder Messsystem Kann man sich aus den parallelen ebe nen Platten des Newtonschen Modells dadurch entstanden denken dass die Platten zu einem inneren und einem u eren Zylinder rundgebogen wurden Eine in dem so gebildeten Rings palt befindliche Fl ssigkeit Kann wie in dem Plattenmodell einer definierten Scherung ausge setzt werden Unter den Bedingungen die zu laminarem Flie en f hren kann dann eine ma thematische Behandlung des Messproblems erfolgen Das Schwingplattenviskosimeter Das Schwingplatten Viskosimeter misst die Viskosit t durch Erkennung des el
182. skonstanten von Essigs ure in Wasser mit Hilfe der berechneten Grenz und quivalentleitf higkeit 3 Bestimmung der freien Reaktionsenthalpie der Dissoziation AGo V1 Erl utern Sie den Zusammenhang zwischen spez Widerstand und spez Leitf higkeit und erkl ren Sie die verschiedenen Leitf higkeiten V2 Erl utern Sie das Me prinzip mit Schaltskizze f r ein Leitf higkeitsme ger t Theoretische Grundlagen ber Leitf higkeitsmessungen sind eine Reihe von Informationen ber chemische Reaktionen ermittelbar In diesem Versuch soll zun chst mittels Leitf higkeitsmessungen der Dissozia tiongrad und anschlie end die Dissoziationskonstante der Essigs ure bestimmt werden Die Dissoziation einer schwachen S ure verl uft nach 1 Unter Verwendung der chemischen Potentiale 4 4o Inte fi der einzelnen Kompo nente k nnen die Werte f r freie Standardreaktionsenthalpie und hergeleitet werden 5 a c f 2 V3 Warum mu man im allgemeinen Fall bei der Berechnung der Gleichgewichtskonstanten mit den Aktivit ten und nicht mit den Konzentrationen arbeiten V4 Warum erscheint nicht im Ausdruck f r ber l t sich die freie Enthalpie einer Reaktion nach VAN T HOFF bestimmen AG RT Inla v AG RT In K 3 149 wenn man davon ausgeht da im Gleichgewicht AG 0 ist Bezeichnet man die Konzentration der vorgel
183. spezifischen Leitf higkeiten in folgende Tabelle ein Konzentration Spezifische Leitf higkeiten mS mol l Natriumacetat Essigs ure Salzs ure NaCl 1 Ermitteln Sie aus den gemessenen Leitf higkeiten mittels eines Kohlrausch Diagramms die Grenzleif higkeiten aller einzelnen Elektrolyte Auftragung nach G1 10 2 Berechnen Sie zus tzlich die Grenzleitf higkeit der Essigs ure mit Hilfe der Grenzleitf higkeiten starker Elektrolyte Gleichung 9 Ao Essigs ure OT cm mol Bestimmen Sie den Dissoziationsgrad der Essigs ure Gleichung 12 Verwenden Sie dazu den unter A2 bestimmten Wert f r die der Grenzleitf higkeiten der Essigs ure Essigs ure 8107 mol 1 4107 2107 110 5107 2 5104 152 4 Durch Auftragung 02 gegen 1 erhalten Sie die Dissoziationskonstante KA Berechnen gung geg Sie auch mit dem vollst ndigen Verd nnungsgesetz 6 f r alle Konzentrationen K Essigs ure mol Ka ssigs ure 00020200000 mol 5 Bestimmen Sie AG ber beide Gleichgewichtskonstanten und vergleichen Sie diese 8 Werte kJ mol kJ mol Verwendete Chemikalien Salzs ure verd Essigs ure verd S Natriumchlorid L sung Natriumacetat L sung Kaliumchlorid L sung Informieren Sie sich vor der Durchf hrung des Versuchs ber die im Versuch eingesetzten Chemikalien R und S S t
184. ssung erneut auf Null gesetzt werden F6 Welche Ursachen k nnten Abweichungen von Null haben 15 7 welche apparativen Ma nahmen k nnten zur Beseitigung dieser Abweichung getroffen werden F8 Tragen Sie in folgende Tabelle die Me werte ein Kolben Nr 1 4 As Mittelwert XI SIT ST OT OT DT TS Nach der letzten Messung kann das Ger t abgeschaltet werden 1 Abdrehen der Gaszufuhr Drehen Sie dazu das Hauptventil der Acetylen Flasche ganz zu 2 Abdrehen der Pre luft Nachdem die Flamme erloschen ist drehen Sie den roten Hebel der Pre luftzufuhr in die senkrechte Stellung zur ck 3 Abschalten der L ftung und K hlung Drehen Sie nacheinander die Wasserk hlung und Abluft wieder ab 4 Schalten Sie das Ger t mit dem Netzschalter aus Aufr umen Die Kolben 0 1 2 3 4 7 und 8 enthalten eine ungef hrliche Ca L sung und k nnen ohne Bedenken im Abflu entsorgt werden Die Kolben sowie alle verwendeten Bechergl ser Pipetten etc m ssen sorgf ltig mit destilliertem Wasser gereinigt und in den Schrank zur ckgelegt werden Sofern die Kolben 5 und 6 noch mehr als ca ein Drittel gef llt sind sollen diese f r die n chste Gruppe aufbewahrt werden Ansonsten bitte in das bereitste hende Becherglas entsorgen und ebenfalls sp len Kalibrationsreihe Al Berechnen Sie anhand der Kolben 0 1 2 3 und 4 Konzentrationsreihe
185. stellt Von Farbstoff Puffer L sung werden 750ul als Starvolumen vorgelegt Von der jeweiligen Nukleosidl sung werden dann in 13 kleinen Schritten bis zu insgesamt 750ul zugef gt so dass am Ende ein Gesamtvolumen Vrota 1500 ul L sung mit einer Nukleosidkonzentration von 50mM vorlie gen Die Nukleosidzugaben VZugabe sollen so bemessen sein dass 13 verschiedene Konzentra tionen mit m glichst gleichen Schrittweiten der Konzentration zwischen 0 und 50 mM erzielt werden Um eine quimolare Titration zu erm glichen muss das Zugabevolumen der Nu leosidl sung mit jedem Schritt ge ndert werden Berechnen sie f r jede Zugabe Startkon zentration 13 Zugaben das Volumen tragen sie dieses bei den Abschnitten f r die Experi mente 4 und 6 in die gelb markierten Tabellen des Skripts ein Geben sie ferner die verwen dete Formel an Tipp Berechnen sie den Verd nnungsfaktor mithilfe der Verh ltnisse von Startvolumen und dem aktuellen Volumen Muss der Faktor gr er oder kleiner als 1 sein 175 1 3 Aufbau des Fluoreszenzspektrometers Machen sie sich mit dem Aufbau eines Fluoreszenzspektrometers vertraut Siehe Bild 3 im Einf hrungsskript Lampe Anregungsmonochromator Referenzkanal Probenkammer Em missionsmonochromator Photomultiplier Selektion der Anregungswellenl nge Ar Selektion der Emissionswellenl nge Ar Detektion der emittierten Photonen F r die verschiedenen Messungen sind im Spektrometer M
186. tehen Ihnen ein Ca Standard 100mg ein Al Standard 100mg ein La Standard 106 La l und 1 0 1 mol l zur Verf gung Alle Kolben sind mit destilliertem Wasser aufzuf llen Kolben Nr in mg l Inhalt Sml 1 2 Iml Ca Standard 5ml 2 4 2ml Ca Standard 5ml 1 3 6 3ml Ca Standard 5ml 4 7 3 5ml Ca Standard 5ml 5 4 2ml Ca Standard 2ml Al Standard 5ml 6 4 2ml Ca Standard 2ml Al Standard 0 5ml La Standard 5ml 7 ml Ca Standard 5ml 8 2ml Leitungswasser 5ml Zur Versuchsdurchf hrung m ssen die in Tabelle 1 aufgef hrten Probel sungen angesetzt werden Im Schrank unterhalb des Ger tes finden Sie entsprechende 50ml Kolben Pipetten sowie die Chemikalien Die AA Spektroskopie reagiert empfindlich auf Konzentrations schwankungen Arbeiten Sie deshalb sorgf ltig und sp len Sie vorher alle Kolben etc mit destilliertem Wasser aus Achtung Die Kolben 5 und 6 erhalten Sie ggf von der vorherigen Gruppe Diese L sungen k nnen dann direkt verwendet werden und d rfen nicht wieder auf 50ml aufgef llt werden Von einem Assistenten erhalten Sie in Kolben 7 eine unbekannte Menge an Ca Standardl sung In Tabelle 1 die Sie noch mit 5ml versetzen und auf 50ml auff llen m ssen Das Leitungswasser f r Probe 8 m ssen Sie dem Waschbecken in den Toiletten auf dem Gang entnehmen Das Wasser
187. tion Extinktionsdiagramme A ft Alt Tr gt man die bei einer Wellenl nge A gemessene Extinktion gegen eine bei der Wellenl nge gemessene auf so ergeben sich Geraden wenn es sich um eine einheitliche Reaktion handelt 99 2 5 Bestimmung der Reaktionsordnung nach Powell Bei der Bestimmung der Reaktionsordnung nach Powell werden die dimensionslosen Para meter amp und eingef hrt 25 Co 26 Damit erh lt man f r eine Reaktion erster Ordnung Ina r 27 Und f r Reaktionen n ter Ordnung a 1 n Dr 28 In diesen Gleichungen tauchen k und nicht mehr explizit auf Tr gt man nun o gegen log f r verschiedene Reaktionsordnungen auf Powell Diagramm und vergleicht mit der aus den Me werten erhaltenen Kurve kann man so die Reaktionsordnung bestimmen Die experi mentell bestimmte Kurve ist wegen 1057 logt logk A um logk A gegen ber der aus dem Powell Diagramm verschoben V1 welche anderen Methoden zur Bestimmung von Reaktionsordnungen kennen Sie Bestimmung der Geschwindigkeitskonstante nach Swinbourne F r die genaue Auswertung kinetischer Messungen ist es notwendig die genauen Werte von Azo und A ZU bestimmen W hrend dies f r die Anfangskonzentration relativ einfach ist ist dies f r den Endwert ungleich schwerer Aus diesem Grund wurden Verfahren entwickelt die diese Schwierigkeiten umgehen Voraussetzung dieser Verfahren ist es die Extinktions messun
188. tren 177 Experiment Spektrum ep Aex 340 nm 350 nm 650 nm b 300 nm 310 nm 590 nm Messen Sie das Fluoreszenzspektrum der L sung aus M3 bei zwei verschiedenen festen An regungswellenl ngen Korrigieren Sie die Fluoreszenzspektren aus M3 f r den Streulichtan teil Subtraktion des Pufferspektrums aus M2 Vergleichen Sie die unkorrigierten und korri gierten Spektren F2 Beschreiben Sie die Abh ngigkeit der Fluoreszenz von der Anregungswellenl nge und diskutieren Sie die G ltigkeit der Regel von Kasha Messung 4 Messung von Anregungsspektren Experiment Anreg exp Ae 280 nm 410 nm 443 nm Messen Sie die Fluoreszenz von Coumarin 120 bei einer festen Emissionswellenl nge w h rend die Anregungswellenl nge variiert wird welcher anderen Methode k nnen sie Spektren messen die die analoge Informati on wie die Fluoreszenzanregungsspektren enthalten Wo liegt das Anregungsmaxi mum des Farbstoffes 178 Experiment 3 Stern Volmer L schexperimente mit Messung 5 Messung der Fluoreszenzintensit t f r die unter 1 2 berechnete Konzentrati onsreihe mit als L scher Auf gute Durchmischung nach jeder Nukleo sidzugabe ist zu achten Wir regen bei der Titration bei 360 nm an weil hier der isosbestische Punkt f r unser System ist d h die Extinktionskoeffizienten f r M und MQ sind gleich Experiment Punkt cwa gt 360 nm
189. tren sind den einzelnen Fragmenten zuzuordnen und Gemeinsamkeiten der Spektren aufzuzeigen IV Komponenten eines unbekannten Gemisches sind quantitativ zu bestimmen Theoretische Grundlagen Die Gaschromatographie Massenspektroskopie ist eine der wichtigsten zweidimensionalen Methoden in der analytischen Chemie Ihre Anwendung setzt das Verst ndnis des chromato graphischen Prinzips und der Massenspektroskopie voraus das in einem Seminar zum Prakti kum zus tzlich vertieft werden soll Filamente Transferline elektrom Linsen Abbildung 1 Blockschema eines mit einem Massenspektrometer gekoppelten Gaschromatographen Die wesentlichen Bauteile eines mit einem Massenspektrometer gekoppelten Gaschromato graphen sind in Abbildung 1 dargestellt 46 Gaschromatographie Unter Gaschromatographie versteht man eine Trennmethode mit der die Probe zun chst ver dampft und durch Verteilung zwischen einer station ren und einer mobilen gasf rmigen Pha se in ihre Komponenten zerlegt wird Im Praktikumsversuch wird Helium als Tr gergas und eine D nnschicht Kapillars ule mit einer fl ssigen station ren Phase verwendet Die Methode ist somit der GLC gas liquid chromatography zuzuordnen Die Trennung ist von den S u lenparametern Polarit t Porosit t Zahl der durchlaufenen Trennstufen und der Str mungsge schwindigkeit sowie der Ofentemperatur abh ngig Die Verteilung zwischen den beiden Phasen h ngt von den unterschiedl
190. ument den Punkt Kalibrierung aus Folgen Sie den Anweisungen auf dem Bildschirm Nun werden nacheinander s mtliche Pro ben vermessen Zur Messung f hren Sie die Kapillare vorsichtig in den zu messenden Kolben ein den Kolben schief halten die Kapillare darf nicht geknickt werden Sie k nnen die cha rakteristische Ca Flammenf rbung beobachten In oberen Teil des Softwarefensters wird die Absorbanz angezeigt und automatisch gespeichert Achten Sie darauf das w hrend des Ger tenullabgleichs keine Probe bzw dest Wasser angesaugt wird Der CalZero Abgleich ist mit der L sung in Kolben 0 5 ml durchzuf hren Als Sp ll sung verwenden Sie dest Wasser Nach erfolgter Aufnahme der Kalibrierkurve k nnen Sie die eigentlichen Proben veremessen Durch anklicken der Schaltfl che W hlen w hlen sie in der Tabelle oben links eine Zeile zur Aufnahme des Exktinktionsmesswertes aus Durch anw hlen der Schaltfl che Messen starten Sie die Messung Vor jeder Messung wird ein automatischer Nullabgleich durchge f hrt Sp len Sie das Ger t vor jeder Messung einige Sekunden mit dest Wasser um es von L sungsresten aus der vorangegangenen Messung zu befreien Nach Beendigung des gesam ten Versuchs sp len Sie bitte das Ger t einige Minuten mit dest Wasser Beantworten Sie folgende Fragen was passiert wenn Sie das Ger t auf Null setzen und eine Weile warten F5 Wieso mu die Absorbanz vor jeder Me
191. ung des Lichtmikroskops e Strahlengang des Lichtmikroskops 81 Versuch Druckmessung Aufgabenstellung Mit einem McLeod Absolutmanometer wird eine Reihe von Stickstoff Drucken gemessen und mit den von und Thermovac angezeigten Drucke verglichen um diese Ger te zu kalibrieren Theoretische Grundlagen Erzeugung niedriger Drucke Unter Vakuum versteht man den Zustand in einem Raum bei dem das Gas unter einem gerin geren Druck steht als dem Normaldruck in der freien Atmosph re Je nach Gr e dieses Druckes werden die Vakua im allgemeinen nach folgendem Schema klassifiziert Bezeichnung Druckbereich mbar Grobvakuum 1000 100 Zwischenvakuum 100 1 Feinvakuum 1 10 Hochvakuum HV 107 107 Ultrahochvakuum lt 10 Tabelle 1 Einteilung der Druckbereiche Im Rahmen des Versuches werden wir uns im Wesentlichen mit dem Druckbereich von 10 bis 10 mbar besch ftigen der im folgenden allgemein als Vakuum bezeichnet wird Die Erzeugung eines Vakuums erfolgt mit Pumpen verschiedener Bauart und Wirkungsweise Die Mehrzahl der blichen Pumpen saugt das zu entfernende Gas an und f rdert das angesaugte Gas in einen anderen vom zu evakuierenden Volumen getrennten Raum Lediglich die im Bereich des Ultrahochvakuums verwendeten Ionengetterpumpen und Titanverdampferpum pen binden das angesaugte Gas im Pumpenraum haben also keinen Aussto Unter den Pumpen die
192. ung in undefinierter Weise beeinflussen Versuchsdurchf hrung Wenn Sie die Apparatur bernehmen sind die Vakuumpumpen bereits eingeschaltet und die Apparatur gut evakuiert Jetzt wird der Hahn 5 zur Pumpe vom Assistenten geschlossen und die Messung kann beginnen In den Druckbereichen von 10 10 mbar und 107 101 mbar sind jeweils 10 Me punkte aufzunehmen Dazu wird bei 10 verschiedenen Dr cken jeweils das Thermo und sowie das McLeod Manometer abgelesen Um nach einem Me punkt den Druck falls n tig zu erh hen wird Hahn 3 in Abb 8 einmal um 360 gedreht Die Dosierung richtet sich nach der G te des erreichten Vakuums 94 lonivac Hahn3 zur Hahn 1 Hahn 2 Hahn 5 Pumpe volumen Vorratsbeh lter Bel ftungshahn K hlfalle K hlfalle McLeod Manometer Abbildung 8 Versuchsaufbau Bei einem Druck von 107 mbar schaltet sich das Ionivac automatisch aus s Kapitel 1 2 3 und wird auch nicht wieder eingeschaltet Nachdem sich das Ionivac ausgeschaltet hat wird Hahn 2 in Abb 8 aufgedreht und bleibt bis zum Ende der Messungen offen Der w hrend der Messung verdampfende fl ssige Stickstoff mu laufend erg nzt werden Zum Nachf llen wird ein kleiner Dewar verwendet Auswertung Al Die von Ionivac und Thermovac angezeigten Dr cke sind in einem Diagramm gegen den vom McLeod Manometer abgelesenen Druck aufzutragen Die Werte sind hierzu mittel
193. urchgef hrt Anschlie end wird die Zeit zwischen Ein spritzen und Auftreten des Luftpeaks gemessen In der n chsten Messung wird ein Gemisch aus verschiedenen Kohlenwasserstoffen unter sucht Mit der Hilfe der resultierenden Spektren werden den einzelnen Kohlenwasserstoffen Retentionszeiten und Fragmentierungsmuster zugeordnet Anschlie end ist eine unbekannte Substanz Benzin zu bestimmen Zur quantitativen Bestimmung muss eine Konzentrationsgerade erstellt werden wozu f nf L sungen verschiedener Konzentrationen zur Verf gung stehen Es handelt sich um ein Ge misch aus n Pentan und n Dekan Vier Konzentrationen an n Dekan sind bekannt Die f nfte Konzentration an n Dekan ist unbekannt und wird mit Hilfe der Konzentrationsgerade ermit telt 51 Versuchsauswertung Die Logarithmen der Nettoretentionszeiten t Retentionszeit tr Totzeit sind gegen die An zahl der Kohlenstoffatome der homologen Reihe aufzutragen Geben Sie die Totzeit an und tragen Sie die Retentionszeiten in die folgende Tabelle ein Lu S Alkan C Anzahl tr s L lg ts n Pentan 5 n Hexan 6 n Heptan 7 n Oktan 8 n Nonan 9 n Dekan 10 Mit Hilfe der erhaltenen Werte f r die Nettoretentionszeiten soll der funktionale Zusammen hang zwischen der Kohlenstoffatomanzahl und der Retentionszeit erstellt werden Al Stellen Sie den Zusammenhang graphisch dar und geben Sie die Geradengleichung an Gleichung Ko
194. wie die Probenvorbereitung das Me ergebnis beeinflussen Versuchsdurchf hrung Die folgenden Schritte d rfen Sie nur in Anwesenheit eines Assistenten durchf hren 1 Einschalten der L ftung Dazu mu der Metall Hebel am grauen Abzugsrohr senkrecht gestellt werden 2 Einschalten der Intensiv K hlung Drehen Sie den gr nen Hahn unten rechts neben dem Versuchsaufbau auf Wasser ger usche 3 Einschalten der Pre luft Der Brenner wird mit einem Acetylen Luft Gemisch betrieben Die Pre luft wird durch Umlegen des roten Hebels links oberhalb des Versuches in eine waagerechte Position eingeschaltet Im Praktikum wird ein Einstrahl Spektrometer der Firma VARIAN mit Acetylen Luft Flamme als Absorptionsvolumen verwendet Identifizieren Sie die einzelnen Bauteile Zu Beginn der Versuchsdurchf hrung starten Sie die SpetcraAA Software durch Doppel 12 klick auf das entsprechende Desktopsymbol dem sich ffnenden Fenster klicken Sie auf Arbeitsblatt und anschlie end auf Neu Das neue Arbeitsblatt speichern Sie bitte in dem Ordner Eigene Dateien PC A_Semester Jahr unter dem Dateinamen GruppeGrup pennummer Nun k nnen Sie das Spektrometer durch Bet tigung des schwarzen Netzschal ters links untern auf der Vorderseite des Ger tes einschalten Die HKL ben tigt 20 bis 30 min Zeit zum Erreichen der optimalen Betriebstemperatur Tabelle 1 Probenl sungen f r die AAS Als Substanzen s
195. worte und Kontrollfragen f r das Arbeitsplatzgespr ch Funktionsweise eines AAS Lambert Beersches Gesetz Wie entstehen Linienspektren Was sind Interferenzen und wie k nnen Sie verringert werden Wof r ben tigen Sie die Hohlkathodenlampe Wie ist die Wasserh rte definiert Weiterf hrende Literatur 1 Massmann Atomabsorptionsspektroskopie in Ullmanns Enzyklopedie der technischen Chemie 1980 Bd 5 Seiten 423 440 2 Welz Atomabsorptionsspektroskopie VCH 1997 3 G Wedler Lehrbuch der Physikalischen Chemie 3 Auflage 1987 VCH Kapitel 1 4 8 amp 3 3 4 J B cker Spektroskopie 1997 Antestat 18 Versuch 82 Laser Raman Spektroskopie Aufgabenstellung I In diesem Versuch soll das Ramanspektrum von fl ssigem Tetrachlorkohlenstoff aufgenommen werden II Aus den erhaltenen Daten sollen durch Vergleich mit der Literatur die jeweiligen ber g nge und ihre Symmetrien zugeordnet werden Theoretische Grundlagen Bestrahlt man Molek le mit monochromatischem Licht der Frequenz v die keinem elektro nischen bergang entspricht so beobachtet man im Streuspektrum der Substanz nicht nur die Rayleigh Streuung bei der urspr nglichen Frequenz v sondern auch Ramanbanden bei den Frequenzen V V Stokes und v V Anti Stokes ist dabei eine Eigenfrequenz des Molek ls Diese von Smekal 1923 vorhergesagte und von Raman und Krishnan sowie La
196. z intensit t in Anwesenheit von L schmolek len gemacht werden siehe dieser Praktikumsver such Ableitung der Stern Volmer Gleichung PBP f r die station re Fluoreszenz In Analogie zu dem Lebensdauerverh ltnis in Gl 12 leiten Sie die Stern Volmer Glei chung f r das Fluoreszenzintensit tsverh ltnis Fo F bei rein dynamischer L schung k Q ab Dabei setzen Sie F 1 1 10 44 mit dem Lambert Beerschen Gesetz der Detektions effizienz des Fluoreszenzspektrometers g und der Lampenintensit t Io siehe auch Gleichung 7 der allgemeinen Fluoreszenzeinf hrung berlegen Sie zuerst welche Terme der Glei chung sich bei Fo und unterscheiden und k rzen Sie sinnvoll Bedenken Sie dass die Kon zentration c des Fluorophors als konstant betrachtet wird Da dies im Experiment nicht reali sierbar ist wird die Farbstoffverd nnung im Laufe der Titration durch eine Verd nnungskor rektur rechnerisch kompensiert siehe V5 Zusatzfragen Welchen Sinn hat die relative Analyse Welches andere Gesetz in der Spektroskopie kennen Sie das relative Gr en analysiert Statische und dynamische L schung Wird nicht nur der S1 Zustand von durch eine tem por re Komplexbildung gel scht dynamische L schung sondern tritt auch eine Komplexie rung des 50 Zustandes mit neuen Fluoreszenzeigenschaften auf so spricht man von einer zus tzlichen statischen L schung In einem Stern Volme
197. ze Entsorgung Wichtige Hinweise entnehmen Sie K hn Birett Merkbl tter Gef hrliche Arbeitsstoffe dem Merck Katalog oder den Sicherheitsdaten bl ttern der eingesetzten Chemikalien Fachbibliothek Chemie Entsorgungshinweise Die verd nnten L sungen werden neutralisiert und in den Ausgu berf hrt Stichworte und Kontrollfragen f r das Arbeitsplatzgespr ch Ostwald sches Verd nnungsgesetz Versuchsaufbau durchf hrung und auswertung 153 Wie ist Funktionsweise des verwendeten Me ger tes Was versteht man unter dem 2 Erkl ren Sie die Debey H ckel und Debey H ckel Ohnsager Theorie S Wie lautet das Kohlrausch Gesetz und f r welche Elektrolyte gilt es Weiterf hrende Literatur 1 Hamann Elektrochemie Wiley VCH 3 Auflage 1998 Kapitel 2 1 bis 2 7 und 2 9 2 Moore Hummel Physikalische Chemie de Gruyter Berlin 1976 Kapitel 10 3 Kunze Grundlagen der quantitativen Analyse Thieme Verlag Stuttgart 1986 Kapitel 12 2 Antestat 154 Versuch T6 NERNST sche Gleichung Aufgabenstellung 1 Messung der Zellspannung der Zelle Ag Ag 0 1 bei verschiedenen Hexacyanoferratkonzentrationen Bestimmung des Anstiegs der Geraden rem mM ln b sowie des Standardpotentials der Fe CN Fe CN Elektrode Pr fung der NERNST schen Gleichung
198. zen die Symmetrie n ein die Sie aus der Auswertung des IR Spektrums ermitteln k nnen F6 Frequenzdifferenz Symmetrie Vergleich mit der Theorie 1 Wechseln Sie in das Programm Molden auf ihrem Arbeitsplatzrechner und betrachten Sie die Normalschwingungen von CCl durch Anklicken der berechneten Frequenzen Vergleichen Sie die berechneten Frequenzen mit ihren experimentellen Frequenzen und 25 bestimmen Sie die Symmetrie aller Schwingungen Nutzen Sie hierbei auch die Informa tion aus den Entartungen der Schwingungen F7 Beschreiben Sie die verschiedenen Schwingungen die Sie auf dem Bildschirm darstellen F8 Vervollst ndigen Sie jetzt die Tabelle der Normalschwingungen des CC Frequenz experimentell Frequenz berechnet Symmetrie Stichworte und Kontrollfragen f r das Arbeitsplatzgespr ch Schema des Ramanprozesses Stokes Anti Stokes Intensit ten bei Ramanstreuung Normalschwingungen Polarisierbarkeit Dipolmoment Symmetrieauswahlregeln f r und IR Depolarisation Weiterf hrende Literatur 1 P W Atkins Physikalische Chemie Verlag Chemie 14 18 2 F rsterling Kuhn Principles of Physical Chemistry Wiley 2000 Kap 9 Antestat 26 Versuch 83 IR Spektroskopie Aufgabenstellung Bestimmung der Rotationskonstanten und des Kernabstandes von im Schwingungs grundzustand und im ersten schwi

Biochemie - Heinrich-Heine

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