DE Kat. Ch/Bio/ApplSc - Chemie

2 Chemie

Chemie 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8

Glasmantelsystem Komplettversuche Chemie / Biotechnologie Elektrochemie Physikalische Chemie, Stoffeigenschaften Spezialthemen Pr盲parative Chemie Photometrie und Spektroskopie Chromatographie

155 177 185 211 251 265 291 299

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2 Chemie Service

excellence in science 154

2 Chemie 2.1 Glasmantelsystem

Glasmantelsystem 2.1.1 2.1.2 2.1.3 2.1.4 2.1.5 2.1.6 2.1.7 2.1.8

Systemteile Gasgesetze Gasreaktionen Kalorimetrie Gaschromatographie Wasserdampfdestillation Gasentwickler Zubeh枚r

156 161 165 167 170 173 175 176

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG 路 www.phywe.com 155

2.1 Glasmantelsystem 2.1.1 Systemteile

Das Gerätesystem Glasmantel Das Gerätesystem Glasmantel besteht aus dem Glasmantel und speziellen Einsätzen und Zubehör. Es wurde vor allem für das Experimentieren mit Gasen entwickelt und kann fächerübergreifend im Chemie-, Physik- und Biologieunterricht eingesetzt werden. Es dient zum Erarbeiten der Gasgesetze, der Bestimmung molarer Massen, der Messung von Verbrennungsenthalpien u. v. a. m.

Vorteile des Glasmantel-Systems: • demonstrativ und durchsichtig • vielseitiges modulares System, leicht zu montieren • didaktisch anschaulich • ideal zum Arbeiten mit Gasen • Handbuch mit ausführlichen Experimentieranleitungen • unkompliziertes, schnelles Experimentieren • genaue Ergebnisse • kompakte Aufbauten, leicht transportabel • vollständig zusammengebaut aufzubewahren • übersichtliche Aufbewahrung der Einzelgeräte in einer speziellen Schaumstoffmatte

Glasmantel

Funktion und Verwendung Zylindrischer Glaskörper aus DURAN®. Durch einen großen Rohrstutzen können spezielle Einsätze (Gasspritze, Kalorimetereinsatz, etc.) mit einem Außendurchmesser von 36 mm eingebracht und flüssigkeits- bzw. gasdicht verschraubt werden.

Ein zweiter kleiner Glasrohrstutzen mit einer Glasgewindeverschraubung GL 18/8 auf der gegenüberliegenden Seite nimmt die axialen Ansatzrohre der Einsätze auf und fixiert sie. Die beiden oberen Glasrohrstutzen mit Schraubverbindungen GL 18/8 dienen zur Aufnahme von Thermometern bzw. Thermofühlern oder Glasrohren (Durchmesser jeweils 8 mm). Ebenso dienen sie zum Einfüllen von Flüssigkeit. An einem Glasrohrstutzen befindet sich eine Schlaucholive. Hier kann ein Schlauch angeschlossen werden, z. B. um eventuell überlaufende Heizbadflüssigkeit gefahrlos abzuleiten. Im Lieferumfang sind 2 Verschlusskappen GL 18 enthalten.

Ausstattung und technische Daten ▪ 3 Anschlussstutzen mit Verbindungskappen GL 18/8 ▪ 1 Flansch mit Schraubring ▪ Überwurfmutter und Dichtung zum wasser- und luftdichten Einbau zylindrischer Einsätze mit Außendurchmesser 36 mm ▪ Gesamtlänge des Glasmantels: 210 mm ▪ Durchmesser des Glasmantels: 75 mm ▪ Länge des Glaszylinders: 155 mm ▪ Durchmesser der Olive: da = 8 mm 02615-00

Demo advanced Chemie Handbuch Glasmantel (GLT) Umfassende Versuchssammlung für den Einsatz des Glasmantelsystems mit unterschiedlichen Einsätzen. 17 Experimentalbeschreibungen zu folgenden Themengebieten: ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Gasgesetze Gasreaktionen Molmassenbestimmung Kalorimetrie Gaschromatographie Wasserdampfdestillation

01196-11

excellence in science 156

2.1 Glasmantelsystem 2.1.1 Systemteile

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2.1 Glasmantelsystem 2.1.1 Systemteile

Vorteile

Gasspritze, 100 ml

▪ ▪ ▪ ▪

Als Einsatz für das Gerätesystem Glasmantel ausgelegt und damit temperierbar.

Glaszylinder mit beweglichem Kolben Sicherheitszündung über Zündfunkengeber Injektion der Zündgemische mittels Injektionsspritze

Ausstattung und technische Daten

Funktion und Verwendung Gasspritze aus Glas mit eingeschliffenem Glaskolben. Sie dient in Verbindung mit dem Glasmantel zur Erarbeitung der Gasgesetze und zur Ermittlung molarer Massen nach der Dampfdichtemethode.

Vorteile ▪ ▪

Als Einsatz für das Gerätesystem Glasmantel ausgelegt und damit temperierbar.

Glaszylinder beidseitig mit Skale und beweglichem Kolben

▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

mit einseitiger Skalierung; Skale: 0...20 ml; Teilung 1 ml Gesamtlänge: 350 mm Länge des Glaszylinders: 205 mm Außendurchmesser des Glaszylinders: 36 mm Länge des Ansatzrohres: 55 mm Außendurchmesser des Ansatzrohres: 8 mm

02611-00

Stilles Eudiometer

Ausstattung und technische Daten ▪ ▪

▪ ▪ ▪ ▪ ▪

mit eingeschliffenem Glaskolben mit doppelseitiger Skalierung; Skalen jeweils auf und absteigend beschriftet: 0...100 ml und 100...0 ml; Teilung 1 ml Gesamtlänge: 300 mm Länge des Glaszylinders: 205 mm Außendurchmesser des Glaszylinders: 36 mm Länge des Ansatzrohrs: 55 mm Außendurchmesser des Glasrohrs: 8 mm

02614-00

Kolbeneudiometer, beheizbar

Funktion und Verwendung Das Stille Eudiometer besteht aus einem Glaszylinder mit beweglichem Kolben und einem Verschlussdeckel mit Gaszuleitung, Zündelektroden und zwei 4mm Buchsen. Es dient zur Ermittlung von Volumenverhältnissen bei kontinuierlicher Verbrennung von Gasgemischen. Im Gegensatz zum Kolbeneudiometer, in dem die Reaktionen von Gasen explosionsartig verlaufen, erfolgt die Verbrennung von Gasportionen im Stillen Eudiometer ruhig und kontrolliert. Die Gasgemische werden dabei durch eine im Eudiometer integrierte Rückschlagsicherung mit Hilfe einer Injektionsspritze langsam eingespritzt. Durch Anlegen einer Hochspannung an die Elektroden im Brennraum wird ein Dauerfunke erzeugt, der die kontinuierliche Zündung der eindringenden Gase bewirkt. Das Gerät kann in den Glasmantel eingesetzt werden, um die Volumenverhältnisse von Gasreaktionen auch bei anderen Temperaturen als Zimmertemperatur zu untersuchen.

Vorteile

Funktion und Verwendung Das Kolbeneudiometer besteht aus einem Glaszylinder mit beweglichem Kolben und dient zur Ermittlung von Volumenverhältnissen bei explosionsartigen Gasreaktionen. Zwei 4-mm-Buchsen dienen zum Anschluss des Zündfunkengebers. Mit diesem Gerät können Gasgemische bei Zimmertemperatur zur Reaktion gebracht werden, die zu gasförmigen Reaktionsprodukten führen oder bei denen Restgasmengen der Reaktionsgase im Zylinder verbleiben (z. B. Gemische aus Luft und Wasserstoff, aus Kohlenmonoxid und Sauerstoff). Die Gasgemische werden einfach mittels einer Injektionsspritze in das Eudiometer injiziert. Die Zündung des Gasgemisches erfolgt dann problemlos und sicher mit Hilfe des Zündfunkengebers. Wird das Kolbeneudiometer in den Glasmantel montiert, so lassen sich auch die Volumenverhältnisse von Gasreaktionen bei anderen Temperaturen als Zimmertemperatur untersuchen, wie etwa die Reaktion eines stöchiometrischen Gemisches aus Wasserstoff und Sauerstoff bei über 100°C.

▪ ▪ ▪ ▪

Als Einsatz für das Gerätesystem Glasmantel ausgelegt und damit temperierbar.

Glaszylinder mit Skale und beweglichem sowie fixiertem Kolben Injektion der Zündgemische durch spezielle Rückschlagsicherung mittels Injektionsspritze Zündung über von einem Hochspannungsgerät erzeugten Dauerfunken

Ausstattung und technische Daten ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

mit einseitiger Skalierung; Skale: 0...60 ml; Teilung 1 ml Gesamtlänge: 420 mm Länge des Glaszylinders: 205 mm Außendurchmesser des Glaszylinders: 36 mm Länge des Ansatzrohres: 55 mm Außendurchmesser des Ansatzrohres: 8 mm

02612-00

excellence in science 158

2.1 Glasmantelsystem 2.1.1 Systemteile

Gastrennsäule

Ausstattung und technische Daten: ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Gesamtlänge: 280 mm Länge des Verbrennungsraumes: 90 mm Außendurchmesser des Verbrennungsraumes: 36 mm Länge des Ansatzrohres: 70 mm Außendurchmesser des Ansatzrohres: 8 mm

02615-01

Deckel für Kalorimetereinsatz

Funktion und Verwendung Aus DURAN®, ermöglicht den Aufbau eines didaktischen Gaschromatographen für den Niedertemperaturbereich bis 100 °C. Die Gastrennsäule ist dazu geeignet, das Prinzip gaschromatographischer Trennungen bei Zimmertemperatur zu demonstrieren (Trennmittel, z. B.: Dinonylphthalat auf Kieselgur; Trägergas: Wasserstoff oder Helium).

Durch Einsetzen der Gastrennsäule in den Glasmantel kann sie im Bereich zwischen 10 und 100 °C temperiert werden. Mit Hilfe eines Messfühlers (Best.-Nr. 36670-10), eines Betriebsgerätes (Best.Nr. 36670-99) und eines Yt-Schreibers (bzw. eines Interface Systems) kann die Zusammensetzung von Gas oder Flüssigkeitsgemischen gaschromatographisch untersucht und aufgezeichnet werden.

Vorteile ▪

Als Einsatz für das Gerätesystem Glasmantel ausgelegt und damit temperierbar.

Ausstattung und technische Daten ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Gesamtlänge des Einsatzes: 310 mm Länge der Trennsäule (spiralförmig): ca. 1,3 m Außendurchmesser des Glaszylinders: 36 mm Länge des Ansatzrohres: 55 mm Außendurchmesser des Ansatzrohres: 8 mm

36670-00

Funktion und Verwendung Aus DURAN®, verwendbar in Verbindung mit dem Glasmantel und Kalorimetereinsatz zur Messung der Reaktionsenthalpien von Gasen.

Der Deckel wird mittels Schraubverschluss dicht mit dem Kalorimetereinsatz verbunden. Die Gaszuführung erfolgt über zwei Kapillarröhrchen, die Stromzuführung über zwei Platin-Elektroden direkt in den Verbrennungsraum des Kalorimeters. Die Elektroden werden an ein Hochspannungsnetzgerät angeschlossen, wodurch ein Dauerfunke im Brennraum erzeugt wird, der die kontinuierliche Zündung der in den Brennraum eindringenden Gase bewirkt.

Vorteile ▪ Gaszuführung über Kapillarröhrchen ▪ Zündung über 2 Platinelektroden direkt in den Verbrennungsraum ▪ Die Elektroden werden an ein Hochspannungsnetzgerät angeschlossen, wodurch ein Dauerfunke im Brennraum erzeugt wird.

Ausstattung und technische Daten ▪

Außendurchmesser der Kapillarrohre: 8 mm

02615-02

Kalorimetereinsatz für Glasmantel Kalorimetereinsatz (02615-01) mit Deckel (02615-02)

Funktion und Verwendung Aus DURAN®, ergibt in Verbindung mit dem Glasmantel, dem Deckel für Kalorimetereinsatz und Verbrennungslanze für Gase ein Kalorimetersystem zur Messung von Heizwerten, Bildungswärmen und Reaktionsenthalpien fester, flüssiger und gasförmiger Stoffe. Die in dem rohrförmigen Brennraum freiwerdende Wärmeenergie wird über einen Wärmetauscher in Form einer Doppelwendel ("Kühlschlange") an die Kalorimeterflüssigkeit im Glasmantel (z. B. Wasser) abgegeben, bevor die Verbrennungsgase über das axiale Ansatzrohr nach außen abgeleitet werden.

Kalorimetereinsatz mit montiertem Deckel für Kalorimetereinsatz.

Kalorimetereinsatz für Glasmantel 02615-01 Deckel für Kalorimetereinsatz 02615-02

Vorteile ▪ ▪

Es können Heizwerte, Verbrennungswärme und Enthalpien gasförmiger, flüssiger und fester Stoffe bestimmt werden.

Brennraum mit rundem Querschnitt, umlaufende Doppelwendel als Wärmetauscher

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2.1 Glasmantelsystem 2.1.1 Systemteile

Gasverbrennungslanze für Kalorimeter

Heizgerät für Glasmantelsystem

Funktion und Verwendung Das Gerät dient speziell zur rußfreien Verbrennung von Gasen im Glasmantelkalorimeter. Es besteht aus einem Mantelrohr aus Glas und einem darin verschiebbaren Brennrohr aus Metall. Beide Rohre sind mit Schlaucholiven versehen. In das innere Metallrohr wird das Brenngas geleitet, in das äußere Rohr der zur rußfreien Verbrennung notwendige Sauerstoff. Zur exakten Einstellung der Brenngaszufuhr dient ein Feinregulierventil. Das Gerät ist auf jede Brenngasart einstellbar.

Funktion und Verwendung

Vorteile ▪ ▪

Mantelrohr aus Glas, darin verschiebbares Brennrohr aus Metall (Aufbau klar sichtbar) Einstellung der Brenngaszufuhr über Feinregulierventil

Ausstattung und technische Daten ▪

Gesamtlänge bei eingeschobenem Brennrohr: 290 mm Länge des Mantelrohres: 170 mm Durchmesser des Mantelrohres: 16 mm Durchmesser der Oliven: 8 mm

Infrarot-Keramikstrahler zur gleichmäßigen und damit materialschonenden Beheizung des Glasmantels und von zylindrischen Körpern oder Geräten aus Metall, Keramik oder Glas. Oberflächentemperatur des Infrarot-Keramikstrahlers: ca. 500 °C. Vorteile ▪

die Wärmeübertragung erfolgt berührungslos, wodurch lokale Überhitzungen vermieden werden

Ausstattung und technische Daten ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

02613-00

Leistungsaufnahme 500 W max.

Temperatur des Keramikstrahlers 500°C Abmessungen: 160 mm x 95 mm x 90 mm Stromversorgung: 230 V~ auflegbare Körper: Mindestlänge: 130 mm / Durchmesser: 36 …100 mm

Zubehör

Destillationseinsatz für Glasmantel

Empfohlenes Zubehör zur Temperaturregelung: ▪

Leistungssteller (32288-93)

32246-93

Funktion und Verwendung Aus DURAN®, auf einer Seite mit einer Glasgewindeverschraubung GL 25/8 und auf der anderen mit einem Ansatzrohr; verwendbar in Verbindung mit dem Glasmantel zum Aufbau einer Wasserdampfdestillationsapparatur und von Gasentwicklern nach dem Prinzip des Kipp'schen Apparates.

Vorteile ▪

Einsatz zum Aufbau einer Wasserdampfdestillierapparatur mit nur einer Wärmequelle in Verbindung mit dem Gerätesystem Glasmantel.

Ausstattung und technische Daten ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Glasrohr aus DURAN 50 mit Stopfenbett SB 29, durchgehendes Ansatzrohr für Schlauchanschluss Gesamtlänge: 275 mm Länge des Glaszylinders: 200 mm Außendurchmesser des Glaszylinders: 36 mm Länge des Ansatzrohres: 50 mm Außendurchmesser des Ansatzrohres: 8 mm

02615-06

excellence in science 160

2.1 Glasmantelsystem 2.1.2 Gasgesetze

Gasgesetze mit dem Glasmantelsystem Das Gerätesystem „Glasmantel“ bietet eine einfache und zuverlässige Möglichkeit, ein in einer Gasspritze eingeschlossenes Luftvolumen im Wasser- oder Ölbad zu temperieren. Volumen, Druck und Temperatur können verändert und die Zusammenhänge zwischen diesen Größen erarbeitet werden.

Gesetz von Boyle und Mariotte

Gesetz von Boyle und Mariotte

Das Gesetz von Boyle-Mariotte beschreibt die Beziehung zwischen dem Druck und dem Volumen einer abgeschlossenen Gasmenge, bei konstanter Temperatur. In der in den Glasmantel eingeschobenen Gasspritze wird ein Gasvolumen von etwa 50 ml eingeschlossen. Zur Druckmessung wird an dem Ansatzrohr der Gasspritze ein Druckmessgerät angeschlossen. Der Kolben der Gasspritze wird in die Spritze hineingeschoben oder herausgezogen und man liest jeweils das Volumen und den Druck des Gases ab.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur

Die allgemeine Gasgleichung beschreibt den Zusammenhang zwischen Druck, Volumen und Temperatur eines abgeschlossenen Gasvolumens. Zur Messung des Zusammenhangs zwischen Volumen und Druck dient eine Gasspritze, die mit Hilfe von Motorenöl abgedichtet ist. Das Wasserbad vermeidet Temperaturschwankungen bei Kompression und Expansion und ermöglicht außerdem die Aufnahme von Isothermen bei verschiedenen Temperaturen.

Demo advanced Chemie Handbuch Glasmantel (GLT) 01196-11 Deutsch P1223100

Die Messdaten lassen sich bei diesem Aufbau leicht mit Hilfe des Interface-Systems Cobra3 aufzeichnen und auswerten.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Physik Handbuch Cobra3 (C3PT) 01310-01 Deutsch Demo advanced Chemie / Biologie Handbuch Cobra3 (C3BT) 01320-01 Deutsch

Gesetz von Gay-Lussac

P1350200

Gesetz von Gay-Lussac

Das Gesetz von Gay-Lussac beschreibt die Beziehung zwischen dem Volumen und der Temperatur einer abgeschlossenen Gasmenge bei konstantem Druck.

Der besondere Vorteil dieses Aufbaus liegt darin, dass die Messwerte über das Cobra3-Interface in Verbindung mit der Software Cobra3 Gasgesetze aufgezeichnet und auch ausgewertet werden.

Demo advanced Physik Handbuch Cobra3 (C3PT) 01310-01 Deutsch

Das Gesetz von Gay-Lussac beschreibt die Beziehung zwischen dem Volumen und der Temperatur einer abgeschlossenen Gasmenge bei konstantem Druck. In der in den Glasmantel eingeschobenen Gasspritze wird ein Gasvolumen von etwa 50 ml durch Aufsetzen einer Gummikappe eingeschlossen. Dann wird die Heizbadflüssigkeit im Glasmantel mit dem Heizgerät langsam aufgeheizt und man liest in kurzen Abständen die Temperatur und das Volumen des ausdehnenden Gases ab.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur

Demo advanced Chemie / Biologie Handbuch Cobra3 (C3BT) 01320-01 Deutsch

Demo advanced Chemie Handbuch Glasmantel (GLT) 01196-11 Deutsch

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur

P1364100

P1222900

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 161

2.1 Glasmantelsystem 2.1.2 Gasgesetze

Gesetz von Amontons - Cobra3

Das Gesetz von Amontons kann auch unter Verwendung des Interfaces Cobra3 experimentell abgeleitet werden. In der hier wiedergegebenen Variante wird der Destillationseinsatz in den Glasmantel eingeschobenen und gasdicht verschlossen. Der Druck wird über das Ansatzrohr und die Temperatur mit Hilfe eines MikromantelThermoelementes direkt im Gasraum gemessen. Bei der Messung wird der Glasmantel mit dem Heizgerät langsam aufgeheizt. Dabei werden von Cobra3 die Messwerte für Druck und Temperatur erfasst und zur späteren Auswertung abgespeichert.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Physik Handbuch Cobra3 (C3PT) 01310-01 Deutsch Demo advanced Chemie / Biologie Handbuch Cobra3 (C3BT) 01320-01 Deutsch

Messwerterfassungs-Set für das Set Gasgesetze mit Glasmantel

Funktion und Verwendung Bei Experimenten zu den Gasgesetzen erlaubt dieses Set das computerunterstützte Erfassen und Auswerten von Temperatur und Druck auf komfortable und einfache Art und Weise mittels des Messwerterfassungssystems Cobra3.

Vorteile Durch das Aufzeichnen der Messwerte mittels eines PCs können diese anschließend sehr einfach und schnell analysiert und graphisch dargestellt werden.

Ausstattung und Technische Daten Das Set wird komplett mit allen nötigen Kleinteilen zur Befestigung der Messmodule an den Glasgeräten des "Sets Gasgesetze mit dem Glasmantel" geliefert:

P1364300

Set Gasgesetze mit Glasmantel

▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Cobra3 BASIC-UNIT USB- Netzgerät 12 VDC/2 A Software Cobra3 Gasgesetze Messmodul Druck Cobra3-Messmodulkonverter Cobra3-Temperatursensor Kleinteile

43003-30

Software Cobra3 Gasgesetze Funktion und Verwendung Mit diesem Geräteset können Experimente zu folgenden Themen durchgeführt werden: Gasgesetz von Boyle-Mariotte, Gasgesetz von Gay-Lussac, Gasgesetz von Amontons, Ermittlung molarer Massen nach der Dampfdichtemethode Vorteile Das Set zeichnet sich durch seinen didaktischen und leicht zu verstehenden Aufbau aus.

Absolut quecksilberfrei, schnell durchführbar, geringe Vorbereitungszeit.

Ausstattung und Technische Daten Es wird komplett mit Stativmaterial und Kleinteilen geliefert: Glasmantel, Gasspritze, Heizgerät, Stativmaterial, Kleinteile, CD mit Literatur.

Nicht im Lieferumfang enthalten sind Messgeräte wie Thermometer oder Manometer.

Zubehör Messwerterfassungs-Set mit Cobra3-Basic Unit zur Aufzeichnung der Messwerte mit Hilfe eines PCs.

Diese speziell zur Erarbeitung der Gasgesetze mit Hilfe der für das Interface Cobra3 geschriebenen Software ermöglicht die gleichzeitige Erfassung der drei Größen Druck (p), Temperatur (T ) und Volumen (V ).

Diese können während der Messung sowohl in analoger und digitaler Form als auch in einer Graphik angezeigt werden.

Darüber hinaus können bei Bedarf die Größen 1/p, 1/T, 1/V, pV, p/T, V /T und pV /T automatisch aus den Messdaten berechnet und auch schon während der Messung angezeigt werden. → Eine detaillierte Beschreibung des Cobra3-Interfacesystems und der Software finden Sie im Kapitel 1. unter "Cobra3".

14516-61

43003-88

excellence in science 162

2.1 Glasmantelsystem 2.1.2 Gasgesetze

Gesetz von Amontons

Set Gasgesetze mit Glasmantel und Cobra4

Das Gesetz von Amontons beschreibt die Beziehung zwischen dem Druck und der Temperatur einer abgeschlossenen Gasmenge, bei konstantem Volumen.

In der in den Glasmantel eingeschlossenen Gasspritze wird ein Gasvolumen von etwa 50 ml eingeschlossen.

Das Wasser im Glasmantel wird mit dem Heizgerät langsam aufgeheizt und nach jeweils einer Temperaturerhöhung von etwa 5°C schiebt man den Kolben der Gasspritze auf das Ausgangsvolumen zurück und liest die Temperatur und den Druck des Gases ab.

Mit Hilfe eines Stabmagneten und eines Magnetrührstäbchens im Glasmantel kann die Heizbadflüssigkeit zur Homogenisierung der Temperaturverteilung durchmischt werden.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Glasmantel (GLT) 01196-11 Deutsch P1223000

Funktion und Ausstattung Vollständige Gerätezusammenstellung um komfortabel mit der Cobra4 Sensor-Unit Thermodynamics und dem Glasmantelsystem die Gasgesetze experimentell zu erarbeiten.

Vorteile Durch das Aufzeichnen der Messwerte mittels eines PCs können diese anschließend sehr einfach und schnell analysiert und graphisch dargestellt werden.

Ausstattung und technische Daten Das Set beinhaltet:

Gesetz von Amontons - Cobra4

▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

1 Cobra4 Wireless Manager 1 Cobra4 Wireless-Link 1 Cobra4 Sensor-Unit Thermodynamics, Druck absolut 2 bar und 2x Temperatur 1 Software measure Cobra4, Einzelplatz- und Schullizenz 1 Glasmantel 1 Gasspritze, 100 ml 1 Heizgerät für Glasmantel 1 Tauchfühler, NiCr-Ni, Edelstahl, -50...1000°C Alle nötigen Stativmaterialien und Kleinteile um die Apparatur aufzubauen und die Messungen zu den Gasgesetzen durchführen zu können.

43020-00

Magnet, d = 10 mm, l = 200 mm, Pole farbig Die allgemeine Gasgleichung beschreibt den thermischen Zustand des abgeschlossenen Gases bezüglich der Zustandsgrößen Druck p, Volumen V, Temperatur T und Stoffmenge n. Man kann aus ihr drei verschiedene Gasgesetze ableiten, die das Verhalten eines Gases beschreiben, wenn eine der Zustandsgrößen konstant gehalten wird. Das Gesetz von Amontons beinhaltet die Abhängigkeit zwischen Druck und Temperatur bei konstantem Volumen. Dazu wird in diesem Experiment ein konstantes Volumen in einer Gasspritze eingeschlossen und mit Hilfe eines Wasserbades temperiert.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS und Demo advanced Handbuch Cobra4 Physik, Chemie, Biologie, Alltagsphänomene 01330-01 Deutsch P1350160

Stabmagnet mit farbiger Polkennzeichnung; Magnetwerkstoff: Oersit.

In Verbindung mit einem Magnetrührstäbchen (46299-02), das man in den Glasmantel hineingibt, dient der Stabmagnet zum Durchmischen der Flüssigkeit im Glasmantel. Beim Aufheizen dieser Flüssigkeit erreicht man dadurch eine gleichmäßigere Temperaturverteilung innerhalb des Glasmantels.

06311-00

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2.1 Glasmantelsystem 2.1.2 Gasgesetze

Gasgesetze - Komplettversuch

Halter für Glasmantel

Funktion und Verwendung Speziell für das Phywe Glasmantelsystem mit 2 Klemmhaltern zur sicheren Befestigung. Position hochkant oder quer.

Die Experimente zur Erarbeitung der drei Gasgesetze mit dem Glasmantelsystem können auch sehr komfortabel auf der Platte für Komplettversuche Chemie/Biotechnologie durchgeführt werden.

Zur demonstrativen Anzeige der gemessenen Temperaturen und des Drucks werden zwei digitale Handmessgeräte an die Cobra3-Display Unit angeschlossen.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur

Ausstattung und technische Daten: Stahlblech, pulverlackiert für hohe Schlagfestigkeit und gute Chemikalienbeständigkeit, 2 Haken und 4 Magnete zum Einhängen in das Lochraster der Platte für Komplettversuche, zusätzliche Befestigung durch Federstecker möglich, Maße (mm): ca. 173 x 128 x 108 45524-00

Demo advanced Chemie Handbuch Komplettversuche (CET) 01855-01 Deutsch

Bestimmung molarer Massen nach der Dampfdichtemethode

P1310300

Molmassenbestimmung nach der Dampfdichtemethode - Komplettversuch

Die molare Masse einer Flüssigkeit wird bestimmt, indem eine kleine Menge davon in die aufgeheizte Gasspritze injiziert wird. Die Flüssigkeit verdampft und das entstehende Gas treibt den Kolben der Gasspritze aus dem Spritzenkörper hinaus. Bei konstanter Temperatur und konstantem Druck wird das Volumen des Gases dann an der Skala der Gasspritze abgelesen.

Die Bestimmung molarer Massen durch das Verdampfen kleiner Mengen Flüssigkeit in einer Gasspritze, kann auch sehr komfortabel auf der Platte für Komplettversuche Chemie/Biotechnologie durchgeführt werden.

Zur demonstrativen Anzeige der gemessenen Temperaturen wird ein digitales Handmessgerät an die Cobra3-Display-Unit angeschlossen.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Komplettversuche (CET) 01855-01 Deutsch P1308800

excellence in science 164

Aus den Messwerten Druck, Temperatur, Volumen und Masse der verdampften Flüssigkeit erhält man gemäß: M = (m ·R · T) / (p · V) die molare Masse. Der Vorteil des gezeigten apparativen Aufbaus ist, dass er in kurzer Zeit eine Vielzahl von Messungen erlaubt.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Glasmantel (GLT) 01196-11 Deutsch P1223301

2.1 Glasmantelsystem 2.1.3 Gasreaktionen

Gasreaktionen mit dem Glasmantelsystem Das Gerätesystem „Glasmantel“ bietet eine einfache und zuverlässige Möglichkeit, Gase miteinander zur Reaktion zu bringen und sowohl die Volumina der Ausgangsstoffe als auch die der Produkte zu bestimmen. Die Reaktionen können bei unterschiedlichen Temperaturen durchgeführt werden und ermöglichen so die experimentelle Ableitung essentieller Zusammenhänge über die Stöchiometrie der Reaktionen. Damit kann den Schülern auf anschauliche Weise eine Vorstellung über den Teilchencharakter der Materie gegeben werden.

Das Volumengesetz von Gay-Lussac

Prinzip Das Volumengesetz von Gay-Lussac besagt, dass Gase stets in bestimmten festen Volumenverhältnissen miteinander reagieren.

Bei dem Versuch werden Gasgemische aus Wasserstoff und Sauerstoff in unterschiedlichen Mischungsverhältnissen im Kolbeneudiometer explosionsartig zur Reaktion gebracht. In kürzester Zeit können dabei etliche dieser Gasgemische gezündet werden, so dass sich schnell zeigt: Wasserstoff und Sauerstoff reagieren stets im Volumenverhältnis von 2: 1 miteinander.

Blindtüllen (Gummikappen), 20 Stück

Funktion und Verwendung Aus schwarzem Gummi; dienen als Verschluss von Röhrchen mit einem Außendurchmesser von 8 mm, wie z. B. Anschlussrohre von Gasspritzen, Glasröhrchen, Glasoliven etc. Sie können auch als Septen verwendet werden, um dann mit Hilfe einer Spritze mit Kanüle Gase oder Flüssigkeiten aus einer damit verschlossenen Apparatur abzusaugen oder hineinzuspritzen.

Ausstattung und technische Daten ▪ Blindtüllen, 20 Stck.

▪ Material: Gummi, schwarz 02615-03

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Glasmantel (GLT) 01196-11 Deutsch

Verbindungsleitung, 30 kV, 1000 mm

P1223551

Zündfunkengeber

Funktion und Verwendung Hochspannungsleitung mit 4-mm-Steckern, zu verwenden z. B. in Verbindung mit den Hochspannungsgeräten 10 kV (13670-93) und 25 kV (13671-93), sowie den entsprechenden Messgeräten.

Ausstattung und technische Daten:

Funktion und Verwendung Mit Piezo-Kristall-Schlagwerk zur netz- und batterielosen Zündung brennbarer Gasgemische im Eudiometer.

Auf Knopfdruck gefahrlose kräftige Funkenerzeugung, unabhängig von Stromnetz und Batterien.

Ausstattung und technische Daten Spannungsimpuls ca. 13,5 kV, zwei 4-mm-Buchsen zum Anschluss von Verbindungsleitungen, Funkenlänge bis 4 mm, Kunststoffgehäuse, Maße L x B x H (mm): 120 x 65 x 65

▪ ▪ ▪

Spannungsfestigkeit: 30 kV Belastbarkeit: 10 A Querschnitt: 0,14 mm2

Verbindungsleitung, 30 kV, 1000 mm 07367-00 Verbindungsleitung, 30 kV, 500 mm 07366-00

11155-00

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 165

2.1 Glasmantelsystem 2.1.3 Gasreaktionen

Gesetz der ganzzahligen Volumenverhältnisse

Das Gesetz von Avogadro

Prinzip Nach dem chemischen Volumengesetz von Gay-Lussac reagieren Gase in ganzzahligen Volumenverhältnissen. Diese lassen sich volumetrisch bestimmen.

Aufgaben Das Volumenverhältnis bei der Umsetzung von Wasserstoff mit Sauerstoff zu Wasser ist durch Verbrennen von Gasgemischen unterschiedlicher Zusammensetzung und Messen des dabei entstehenden Gasvolumens experimentell nachzuweisen.

Lernziele Gesetz der konstanten Proportionen, Satz von Avogadro, chemisches Volumengesetz von Gay-Lussac, allgemeine Zustandsgleichung idealer Gase, 1. Gay-Lussacsches Gesetz.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Chemistry 16504-12 Englisch P3031401

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Glasmantel (GLT) 01196-11 Deutsch P1223651

Die Summenformel von Methan, Ethan, Propan

Das stille Eudiometer wird in den Glasmantel eingesetzt und der Glasmantel mit kaltem Wasser gefüllt. Gasgemische aus Kohlenwasserstoffen und Sauerstoff werden in das Eudiometer injiziert und verbrennen dort kontinuierlich am Dauerfunken der Zündfunkenstrecke. An den kühlen Eudiometerwänden kondensiert das bei der Reaktion gebildete Wasser.

In einem zweiten Versuchsteil wird das Eudiometer im Glasmantel auf über 100°C erwärmt. Das bei der Verbrennung gebildete Wasser kann nun nicht mehr an den heißen Eudiometerwänden kondensieren.

Das abgelesene Volumen ist dann auch nach der Umrechnung auf Normbedingungen, in den meisten Fällen, größer als das eingespritzte Gasvolumen.

Aus den so gewonnenen Messdaten können die Summenformeln der gasförmigen Kohlenwasserstoffe experimentell abgeleitet werden.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Glasmantel (GLT) 01196-11 Deutsch P1223751

Gasbar

Funktion und Verwendung Zum Bereitstellen kleiner Gasportionen, z. B. Wasserstoff und Sauerstoff für Reaktionen im Eudiometer.

Vorteile: Die Gase können mit einer Spritze über die Blindtüllen in der benötigten Menge entnommen werden Ausstattung und technische Daten: 2 Kleingasometer, je ca. 200 ml, max. Fülldruck: 30 bar, mit Stativ und Klebeetiketten zum Beschriften.

Als Sperrflüssigkeit dient Wasser, daher ist die Gasbar nicht geeignet zur Speicherung von Gasen, die mit Wasser reagieren oder sich in Wasser lösen.

40466-00

excellence in science 166

Avogadro stellte 1811 aufgrund des Gleichverhaltens der (idealen) Gase bei Temperatur- und Druckerhöhungen (siehe Gasgesetze), sowie des Volumengesetzes von Gay-Lussac die Hypothese auf, dass sich unter gleichen Bedingungen von Druck und Temperatur im gleichen Volumen die gleiche Anzahl von Gasteilchen (Molekülen, Atomen) befinden müssen. Wenn diese Vermutung des Avogadro stimmt, muss ein Gemenge aus sechs Raumteilen CO und drei Raumteilen O2 zur Bildung von sechs Raumteilen CO2 führen, wenn Druck und Temperatur vor und nach der Reaktion gleich sind.

Die Richtigkeit dieser Hypothese wird anhand der genannten Reaktionen experimentell untersucht.

2.1 Glasmantelsystem 2.1.4 Kalorimetrie

Kalorimetrie mit dem Glasmantelsystem Das Gerätesystem “Glasmantel“ bietet eine einfache und zuverlässige Möglichkeit zur Messung von Heizwerten, Verbrennungswärmen, Bildungswärmen und Reaktionsenthalpien von festen, flüssigen und gasförmigen Stoffen. Dazu wird ein spezieller Kalorimetereinsatz in den Glasmantel eingesetzt und der Glasmantel so in ein Kalorimeter verwandelt. Die experimentelle Bestimmung der bei einer chemischen Reaktion freigesetzten Energie ermöglicht es, zu erkennen, dass diese Energiefreisetzung eine wichtige Triebkraft chemischer Prozesse ist. Eine quantitative Bestimmung der Reaktionsenthalpien kann einen wichtigen Beitrag zum Verständnis für Reaktionsabläufe liefern.

Bestimmung der Heizwerte fester und gasförmiger Brennstoffe im waagerechten Kalorimeter

Bestimmung der Brennwerte von Nahrungsmitteln

Zur Bestimmung der Heizwerte fester Brennstoffe (Steinkohle, Koks, Braukohle, Torf, Holz, etc.) verwendet man 0,5 bis 1 g schwere Stücke der handelsüblichen Ware. Holz und Torf müssen luftgetrocknet, Steinkohle und Braunkohle trocken gelagert sein.

Für die Bestimmung der Heizwerte von Gasen (Erdgas, Ethan, Propan, Butan, etc.) benötigt man jeweils 500 ml dieses Gases, das in einem Gasometer gespeichert wird. Die Verbrennung des jeweils zu untersuchenden Stoffes erfolgt in einem Sauerstoffstrom mit einem Überschuss an Sauerstroff, um die vollständige Verbrennung zu gewährleisten.

Feste Stoffe werden im Brennraum des Kalorimetereinsatzes auf einer thermisch isolierten Unterlage platziert und mit Hilfe einer Zündquelle (Verbrennungslanze mit Butankartusche) entzündet.

Die Sauerstoffzufuhr erfolgt über die Verbrennungslanze.

Gase werden mit Hilfe der Verbrennungslanze, die tief in den Verbrennungsraum des Kaloriemetereinsatzes hineingeschoben wird, verbrannt. Aus der jeweils verbrannten Menge der Substanz und der mit dem Kalorimeter gemessenen Wärmemenge, die bei der Reaktion freigesetzt wird, lassen sich die Heizwerte und Brennwerte berechnen.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Glasmantel (GLT) 01196-11 Deutsch P1224051

Zur Untersuchng der Brennwerte fester Nahrungsmittel verwendet man 0,5 bis 1 g der "Trockenmasse" des betreffenden Lebensmittels (Brot, Fleisch, gekochtes Eiklar, etc.).

Die Probe eines Nahrungsmittels wird zunächst getrocknet und dann in einem Sauerstoffstrom im Inneren des Glasmantelkalorimeters verbrannt. Durch eine gläserne Doppelwendel wird die im Brennraum frei werdende Wärmeenergie nach dem Prinzip des Wärmetauschers an das umgebende Wasser abgegeben. Dadurch wird die Wasserfüllung des Kalorimeters erwärmt. Aus der Temperaturdifferenz, dem Probengewicht und der Wärmekapazität der Wasserfüllung und des Kalorimeters kann dann der Energiegehalt des Nahrungsmittels berechnet werden. In dem durchsichtigen Glasmantel-Aufbau bleibt der gesamte Versuchsablauf für die Schüler sichtbar. Für Nahrungsmittel, die hauptsächlich aus einem Nährstoff bestehen, erhält man gute Übereinstimmungen mit den theoretischen Werten, z. B. Würfelzucker, getrocknetes Eiklar.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Glasmantel (GLT) 01196-11 Deutsch P1224100

→ Gase in Druckbehältern und Zubehör finden Sie im Kapitel "Laborgase und Zubehör".

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2.1 Glasmantelsystem 2.1.4 Kalorimetrie

Bestimmung der Bildungswärme des Wassers

dige Sauerstoff. Zur exakten Einstellung der Brenngaszufuhr dient ein Feinregulierventil. Das Gerät ist auf jede Brenngasart einstellbar.

Vorteile ▪ ▪

Mantelrohr aus Glas, darin verschiebbares Brennrohr aus Metall (Aufbau klar sichtbar) Einstellung der Brenngaszufuhr über Feinregulierventil

Ausstattung und technische Daten ▪

Gesamtlänge bei eingeschobenem Brennrohr: 290 mm Länge des Mantelrohres: 170 mm Durchmesser des Mantelrohres: 16 mm Durchmesser der Oliven: 8 mm

02613-00

Bestimmung der Bildungswärme von CO2 und CO und der "Hesssche Satz" Prinzip Der mit dem Deckel versehene Kalorimetereinsatz wird im Glasmantel befestigt und der Glasmantel mit Wasser gefüllt. An den Kapillarröhrchen des Deckels schließt man je eine Gasspritze an.

Eine der Gasspritzen wird mit Sauerstoff und die andere mit Wasserstoff gefüllt. Am Ausgang des Kalorimetereinsatzes schließt man eine dritte Gasspritze an. Die Elektroden im Deckel werden mit einem Hochspannungsnetzgerät verbunden und ein Dauerfunke im Brennraum erzeugt. Durch Hereindrücken der Kolben der gefüllten Gasspritzen werden die Gase in den Brennraum gedrückt und am Funken entzündet. Überschüssiges Gas wird in der dritten Spritze aufgefangen. Durch einen Überschuss an Sauerstoff und ein Hinund Zurückdrücken der Gase zwischen den Gasspritzen erreicht man, dass der Wasserstoff vollständig verbrannt wird.

Die bei der Reaktion freigesetzte Energie wird vom Kalorimetersystem aufgenommen. Aus der gemessenen Wärmemenge und der Stoffmenge des verbrannten Wasserstoffs lässt sich die Bildungswärme des Wassers berechnen.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Allgemeine und anorganische Chemie (CT) 01850-01 Deutsch P1136800

Gasverbrennungslanze für Kalorimeter

Prinzip Molare Standardbildungsenthalpien sind wichtige thermodynamische Tabellierungsgrößen zur Berechnung von Standardreaktionsenthalpien beliebiger Reaktionen. Sie sind definiert als die bei der direkten Bildung eines Mols des betreffenden Stoffes aus den stabilen reinen Elementen auftretende Reaktionswärme bei konstantem Druck. Für spontan ablaufende Reaktionen, wie die Bildung von Kohlenstoffdioxid aus Kohlenstoff, sind Bildungsenthalpien direkt durch kalorische Messungen bestimmbar. Sind Bildungsenthalpien nicht direkt auf diese Weise zugänglich, wie dies z. B. beim Kohlenstoffmonoxid der Fall ist, so können sie nach dem Satz von Hess bestimmt werden.

Dafür werden im hier gezeigten Beispiel die Reaktionsenthalpien für die Verbrennung von: 1. Kohlenstoff und 2. Kohlenstoffmonoxid zu Kohlenstoffdioxid experimentell bestimmt. Aus diesen experimentellen Werten kann dann die Bildungsenthalpie von Kohlenstoffmonoxid berechnet werden.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Funktion und Verwendung Das Gerät dient speziell zur rußfreien Verbrennung von Gasen im Glasmantelkalorimeter. Es besteht aus einem Mantelrohr aus Glas und einem darin verschiebbaren Brennrohr aus Metall. Beide Rohre sind mit Schlaucholiven versehen. In das innere Metallrohr wird das Brenngas geleitet, in das äußere Rohr der zur rußfreien Verbrennung notwen-

excellence in science 168

Demo advanced Chemie Handbuch Glasmantel (GLT) 01196-11 Deutsch P1223900

2.1 Glasmantelsystem 2.1.4 Kalorimetrie

Bestimmung von Verbrennungsenthalpien Komplettversuch

Zur Bestimmung der Verbrennungsenthalpie bei hoch siedenden und schwer entflammbaren Flüssigkeiten, wie z. B. Olivenöl, werden diese in einer reinen Sauerstoffatmosphäre verbrannt. Dazu werden die zu verbrennenden Substanzen in ein kleines Glasgefäß gegeben und dieses in die senkrecht angebrachte Verbrennungslanze, über die der Sauerstoff in die Apparatur geleitet wird, gestellt. Ein Gummistopfen mit Bohrung nimmt die Verbrennungslanze auf und wird dann so platziert, dass das Kalorimetergefäß am unteren Ende dicht verschlossen wird. Die heißen Verbrennungsgase durchströmen dadurch zwangsweise den Kalorimetereinsatz und geben dabei ihre Wärmeenergie an das Kalorimeter ab, bevor sie die Apparatur über die obere Öffnung verlassen.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Komplettversuche (CET) 01855-01 Deutsch P1309000

Spiritusbrenner, stellbar

Bestimmung der Brennwerte von Flüssigkeiten im senkrechten Kalorimeter

Im Allgemeinen ist die Verbrennung von Flüssigkeiten in Kalorimetern besonders problematisch, da hierbei die Bedingungen für einwandfreie, vollständige und gefahrlose Verbrennungsabläufe beinahe von Flüssigkeit zu Flüssigkeit wechseln. Bei dem hier verwendeten senkrechten Kalorimeteraufbau werden diese Schwierigkeiten auf einfache Weise umgangen. Zur Verbrennung der Flüssigkeiten wird ein kleiner, leicht handhabbarer Spiritusbrenner mit verstellbarem Docht eingesetzt, der die Verbrennung verschiedener Flüssigkeiten ermöglicht, wie etwa Alkohole, Heizöle, Dieseltreibstoff, Petroleum, etc. Lediglich dickflüssige Flüssigkeiten mit zu großer Viskosität können nicht auf diese Art verbrannt werden.

Die bei der Verbrennung gebildeten Gase werden mit Hilfe einer Wasserstrahlpumpe durch den Kalorimetereinsatz gesaugt. Die beim Versuch freiwerdende Wärmeenergie wird so nahezu vollständig an das Kalorimeter abgegeben, wodurch eine Bestimmung des Heizwertes der verbrannten Flüssigkeit möglich wird.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Glasmantel (GLT) 01196-11 Deutsch P1224251

Funktion und Verwendung Brenner mit verstellbarem Docht zur sauberen und rußfreien Verbrennung von z. B. Heiz- oder Dieselölen.

Ausstattung und technische Daten: ▪ ▪ ▪ ▪

Material: vernickeltes Messing Inhalt: 60 ml Höhe: 55 mm Durchmesser: 70 mm

32154-00

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2.1 Glasmantelsystem 2.1.5 Gaschromatographie

Gaschromatographie Das Gerätesystem „Glasmantel“ bietet die Möglichkeit, einen Gaschromatographen aufzubauen, der Anschaulichkeit mit einer guten Trennleistung im Niedertemperaturbereich bis 100°C in einem Gerät vereint. Damit ist es auf einfache Weise möglich, im Unterricht diese moderne Analysenmethode zu demonstrieren.

Chromatographische Trennverfahren: Gaschromatographie (mit der Cobra3 Chem-Unit)

Prinzip Chromatographische Verfahren ermöglichen eine Trennung von Stoffgemischen mit Hilfe einer stationären Trennphase und einer mobilen Phase. In der Gaschromatographie wird die mobile Phase durch ein Gas gebildet. Die mobile Phase, der das zu trennende Gemisch zugesetzt wird, transportiert das Stoffgemisch mit konstanter Strömungsgeschwindigkeit durch die Trennsäule. Es kommt zur Wechselwirkung der mobilen Phase mit der stationären Phase.

Durch Gleichgewichtseinstellung zwischen der stätionären Phase und den verschiedenen Substanzen (Verteilungsgleichgewichte, Adsorptions-Desorptionsgleichgewichte) kommt es zu unterschiedlichen Wanderungsgeschwindigkeiten der einzelnen Komponenten. Am Ende der Säule befindet sich ein Detektor in Form einer Wärmeleitfähigkeitszelle, der die verschiedenen Stoffe aufgrund ihrer unterschiedlichen Wärmeleitfähigkeit nachweisen kann. Das Detektorsignal wird als Funktion der Zeit registriert.

Die unterschiedlichen Wärmeleitfähigkeiten von Trägergas und Substanzen verursachen Temperaturänderungen des elektrisch geheizten Temperatursensors, der sich in einer Wheatstonschen Brückenschaltung befindet. Das resultierende elektrische Signal wird mit einem Schreiber als Funktion der Zeit registriert (Chromatogramm).

Trennung eines kommmerzielen Butan-Gasgemisches aus Propan, n-Butan, iso-Butan, Butadien

Seifenblasenströmungsmesser

Aufgaben 1.

2.

Bestimmen Sie die Retentionszeiten verschiedener Gase und führen Sie eine chromatographische Stofftrennung eines Butangasgemisches durch.

Ein Zweikomponentengemisch aus Ethanol und Essigsäureethylester ist chromatographisch zu trennen und zu identifizieren.

Lernziele ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Chromatographie Chromatogramm multiplikative Verteilung Nernstsches Verteilungsgesetz (Anzahl der theoretischen Böden) Wärmeleitfähigkeitsdetektor Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur

TESS expert Handbook Laboratory Experiments Chemistry 16504-12 Englisch P3031740

excellence in science 170

Funktion und Verwendung Zum Messen und Einstellen des Trägergases in der Gaschromatographie. Skaliertes Glasrohr mit Gummihütchen zur Aufnahme der Seifenlösung und mit rechtwinkligem Ansatzrohr mit Olive 8 mm zum Anschluss an die Trennsäule.

Ausstattung und technische Daten ▪

Gesamtlänge des Rohrs: 280 mm Außendurchmesser des Rohrs: 12 mm Außendurchmesser der Glasoliven: 8 mm

Zubehör ▪

Ersatzmaterial: Gummihütchen, 10 Stück (39275-03)

36675-00

2.1 Glasmantelsystem 2.1.5 Gaschromatographie

Messfühler für GC, BNC-Anschluss

rät verbunden. Die Messeinrichtung des Betriebsgerätes arbeitet nach dem Prinzip eines spannungskompensierten Messverstärkers.

Bei angeschlossenem Messfühler liegt nach einem Nullabgleich am Schreiberausgang des Betriebsgerätes eine Spannung von 0 mV an.

Anschließende Änderungen des Detektorwiderstandes bewirken eine Änderung des Messwertes, der dann als proportionales Spannungssignal an den Ausgang des Betriebsgerätes gelangt. Die Anzeige des Nullabgleiches und der Messsignale kann mit Hilfe von Messinstrumenten beobachtet werden, die an den Schreiberausgang des Betriebsgerätes angeschlossen werden. Dafür eignen sich Multimeter (z. B. AnalogDemo-Multimeter ADM 1), Yt-Schreiber oder ein Interface in Verbindung mit einem PC (z. B. Cobra3-Chem Unit).

Ausstattung und technische Daten ▪

Funktion und Verwendung Wird in Verbindung mit dem Betriebsgerät für Gaschromatographie als Detektor eingesetzt. Das Trägergas mit den einzelnen Fraktionen strömt an dem eingebauten temperaturempfindlichen Widerstand vorbei. Die unterschiedlichen Wärmeleitfähigkeiten der aufgetrennten Fraktionen und des Trägergases führen am Fühler zu Widerstandsänderungen, die auf einem Anzeigegerät (z. B. yt-Schreiber oder Interface) registriert werden.

Vorteile

▪ ▪ ▪ ▪

Nullabgleich: Drucktaste für Grobabgleich, Potentiometer für Feinabgleich Eingang: BNC Buchse für Messfühler Ausgang: 4mm Buchsen für Anzeigegerät (z. B. Schreiber) Abmessungen (mm): 194 x 130 x 140 Stromversorgung: 110 V~ bis 230 V~

36670-99

Gaschromatographie

Registrierung der einzelnen Fraktionen bei einer gaschromatographischen Trennung ohne Veränderung der darin enthaltenen Substanzen.

Ausstattung und technische Daten NTC-Widerstand in einem Glasrohr mit Ein- und Ausgang für das durchströmende Gasgemisch, Außendurchmeser des Glasrohrs: 8 mm Zubehör Betriebsgerät für Gaschromatographen (36670-93) 36670-10

Betriebsgerät für Gaschromatographie

Der Glasmantel-Gaschromatograph lässt sich auch auf bequeme Art als Komplettversuch auf der Platte für Komplettversuche aufbauen. Mit diesem didaktisch durchsichtigen Gaschromatographen können Trennungen leicht flüchtiger Substanzen bis 100°C durchgeführt werden. Hierfür eignet sich z. B. ein Butangemisch.

Funktion und Verwendung Das Betriebsgerät für den Gaschromatographen dient in Verbindung mit dem Messfühler zum Nachweis gaschromatographisch getrennter Substanzen in einem Trägergasstrom nach dem Prinzip eines Wärmeleitfähigkeitsdetektors. Außer der Stromversorgung für den Messfühler befindet sich im Betriebsgerät eine Messeinrichtung, mit der die Widerstandsänderungen des Messfühlers erfasst werden. Wesentlicher Bestandteil des Messfühlers ist ein NTC-Element, dessen höchstzulässige Arbeitstemperatur auf etwa 110°C begrenzt ist. Zur Vermeidung mechanischer Beanspruchungen wurde der Halbleiter mit seinen feinen Zuleitungsdrähten in ein dünnwandiges Glaskapillarrohr eingeschmolzen und in ein Glasrohr mit seitlichem Ansatzrohr eingebaut.

Die Stromversorgung des Halbleiters erfolgt über ein Koaxialkabel mit BNC-Stecker. Über diesen wird der Messfühler mit dem Betriebsge-

Alle Bestandteile des offenen Systems wie Trägergasversorgung, Durchflussmessung, Trennsäule mit stationärer Phase, Temperiereinrichtung, Wärmeleitfäigkeitsdetektor und Schreiber sind deutlich zu erkennen, so dass eine anschauliche Erläuterung des Funktionsprinzipes möglich ist. Zur Aufzeichnung der gemessenen Signale wird bei diesem Aufbau das Interface "Cobra3-CHEM-UNIT" eingesetzt.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Komplettversuche (CET) 01855-01 Deutsch P1311000

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2.1 Glasmantelsystem 2.1.5 Gaschromatographie

Mikroliterspritze, 10 Mikroliter

Fraktionelle Destillation mit der Glockenbodenkolonne (mit der Cobra3 Chem-Unit)

Funktion und Verwendung Flüssigkeitsdichte Mikroliterspritze mit einzementierter Kanüle zur Probenaufnahme von Flüssigkeiten für Gaschromatographie und HPLC. Vorteile Arbeiten auch gegen hohen Gegendruck möglich. Die Spritze ist kolbenseitig mit einem stabilen abschraubbaren Metallhandgriff versehen, der die Übertragung von Handwärme auf den Spritzenkörper verhindert und den feinen Spritzenkolben vor Beschädigungen schützt.

Der Handgriff verfügt über eine einstellbare Kolbengleitbremse und eine Ausrücksperre. Der Stahlkolben der Spritze ist individuell in den Borosilikat-Glaskörper eingschliffen, was eine hohe Dichtigkeit gewährleistet. Die Kanüle ist so am Glaskolben fest einzementiert, dass sie mit dem Nullpunkt übereinstimmt. Die Spitze der Kanüle ist angeschliffen (10-12°) und nach innen gebogen, um das Durchstechen von Septen zu erleichtern.

Ausstattung und technische Daten Volumen: 10 µl, Skalenteilung: 0,1 µl, Länge der Kanüle: 50 mm 02607-00

Prinzip Bei der Gegenstromdestillation (Rektifikation) mittels einer Kolonne kann der aufsteigende Dampf mit dem Kondensat in Wechselwirkung treten. Auf diese Weise kann eine fraktionierte Destillation, d.h. eine Destillation in mehreren Schritten zur Auftrennung von Substanzen mit ähnlichen Siedepunkten, in einer einzigen Apparatur erfolgen. Werden Glockenbodenkolonnen verwendet, so kann von den einzelnen Glockenböden Kondensat entnommen werden.

Aufgaben

Mikroliterspritze, 100 Mikroliter

1.

2.

Es ist die Arbeitsweise eines Fraktionierturms an einer zweistufigen Glockenbodenkolonne zu untersuchen. Man destilliere eine Mischung aus drei n-Alkanen, bis zwischen beiden Glockenböden eine Temperaturdifferenz von 15 Grad herrscht.

Das Ausgangsgemisch, das Sumpfprodukt, das Kopfprodukt und die Kondensate beider Böden werden gaschromatographisch untersucht und verglichen.

Lernziele Glockenbodenkolonne, Rektifikation, kontinuierliche und diskontinuierliche Destillation, Dampfdruck, Verdampfung, Kondensation, Raoultsches Gesetz, Gaschromatographie

Funktion und Verwendung Flüssigkeitsdichte Mikroliterspritze mit einzementierter Kanüle zur Probenaufnahme von Flüssigkeiten für Gaschromatographie und HPLC. Vorteile Der Stahlkolben der Spritze ist individuell in den Borosilikat-Glaskörper eingeschliffen, was eine hohe Dichtigkeit gewährleistet. Die Kanüle ist so am Glaskolben fest einzementiert, dass sie mit dem Nullpunkt übereinstimmt. Die Spitze der Kanüle ist angeschliffen (10-12°) und nach innen gebogen, um das Durchstechen von Septen zu erleichtern.

Ausstattung und technische Daten Volumen: 100 µl, Skalenteilung: 1 µl, Länge der Kanüle: 50 mm 02606-00

TESS expert Handbook Laboratory Experiments Chemistry 16504-12 Englisch P3031640

excellence in science 172

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur

2.1 Glasmantelsystem 2.1.6 Wasserdampfdestillation

Wasserdampfdestillation Die Wasserdampfdestillation ist eine spezielle Destillationstechnik und wird zur Isolierung oder Reinigung von Stoffen benutzt, die sich in Wasser wenig oder gar nicht lösen, aber mit Wasserdampf flüchtig sind. Das erlaubt eine schonende Destillation sehr hoch siedender Stoffe schon bei niedrigen Temperaturen. Diese Methode wurde früher und wird zum Teil auch heute noch zur Gewinnung von Arzneimitteln und Geruchsstoffen aus Pflanzen benutzt. Die dabei gewonnenen Stoffe (etherische Öle, Alkaloide, u. v. a. m.) lassen sich nach der Destillation in der Regel in einem Scheidetrichter leicht vom Wasser trennen.

Wasserdampfdestillation

Eine elegante und einfache Apparatur zur Durchführung von Wasserdampfdestillationen: Der Vorzug dieser Anordnung besteht darin, dass kein separater Dampfentwickler benötigt wird und man mit nur einer Heizquelle (die üblichen Apparaturen benötigen zwei) auskommt. Der Dampf wird im äußeren Gefäß erzeugt und dann durch das innere geleitet. Das innere Gefäß wird durch die konstruktive Anordnung direkt vom im äußeren Gefäß erzeugten Dampf erwärmt. Damit ist auch ein Überhitzen der zu extrahierenden Substanzen ausgeschlossen.

Wasserdampfdestillation

Prinzip Der Versuch zur Wasserdampfdestillation mit dem Glasmantel-System lässt sich auch auf bequeme Art als Komplettversuch auf der Platte für Komplettversuche aufbauen und durchführen.

Geeignete Pflanzenteile zur Gewinnung von etherischen Ölen sind z. B. Apfelsinenschalen und Gewürznelken.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Glasmantel (GLT) 01196-11 Deutsch P1224551

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Komplettversuche (CET) 01855-01 Deutsch P1311500

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2.1 Glasmantelsystem 2.1.6 Wasserdampfdestillation

Destillationseinsatz für Glasmantel

Leistungssteller, 230 Volt, max. 3450 Watt

Funktion und Verwendung Aus DURAN®, auf einer Seite mit einer Glasgewindeverschraubung GL 25/8 und auf der anderen mit einem Ansatzrohr? verwendbar in Verbindung mit dem Glasmantel zum Aufbau einer Wasserdampfdestillationsapparatur und von Gasentwicklern nach dem Prinzip des Kipp'schen Apparates.

Funktion und Verwendung

Vorteile

Funkentstört, mit berührungsgeschütztem Sicherungshalter, Ein/AusSchaltung über Drehpotentiometer.

Einsatz zum Aufbau einer Wasserdampfdestillierapparatur mit nur einer Wärmequelle in Verbindung mit dem Gerätesystem Glasmantel.

Ausstattung und technische Daten Glasrohr aus DURAN 50 mit Stopfenbett SB 29, durchgehendes Ansatzrohr für Schlauchanschluss, Gesamtlänge: 275 mm, Länge des Glaszylinders: 200 mm, Außendurchmesser des Glaszylinders: 36 mm, Länge ▪ Ansatzrohres: 50 mm, Außendurchmesser des Ansatzrohres: 8 mm des

Elektronischer Wechselstromsteller zur stufenlosen Leistungsregelung von Heizgeräten, Öfen, Heizpilzen, Wasserbädern etc.

Vorteile:

Ausstattung und technische Daten: Regelbereich: 0, 20 bis 75 und 100%, Nennspannung: 230 Volt, 50/ 60 Hz, Verbraucheranschluss: Schukoeinbausteckdose, Nennleistung: max. 3450 W ohmsche Last, Maße (mm): 120 x 65 x 55 32288-93

Platte für Komplettversuche

02615-06

Heizgerät für Glasmantelsystem

Funktion und Verwendung

Funktion und Verwendung Infrarot-Keramikstrahler zur gleichmäßigen und damit materialschonenden Beheizung des Glasmantels und von zylindrischen Körpern oder Geräten aus Metall, Keramik oder Glas. Oberflächentemperatur des Infrarot-Keramikstrahlers: ca. 500 °C. Vorteile Die Wärmeübertragung erfolgt berührungslos, wodurch lokale Überhitzungen vermieden werden.

Ausstattung und technische Daten Leistungsaufnahme 500 W max., Temperatur des Keramikstrahlers 500°C, Abmessungen: 160 mm x 95 mm x 90 mm, Stromversorgung: 230 V~, auflegbare Körper: Mindestlänge: 130 mm / Durchmesser: 36 …100 mm.

Zubehör Empfohlenes Zubehör zur Temperaturregelung: Leistungssteller (32288-93) 32246-93

Die "Platte für Komplettversuche" dient als Trägerplatte für Versuchsaufbauten. Die Geräte für die Aufbauten werden mit Hilfe von dafür vorgesehenen Haltern auf der Platte befestigt. Zur Aufnahme dieser Halter ist die Platte mit einem regelmäßigen Lochraster versehen, das es möglich macht, diese Gerätehalter sehr variabel auf der Platte zu positionieren. Die Platte selbst wird einfach nur in eine Nut des oberen Querträgers des "Rahmens für Komplettversuche" (45500-00) eingehängt, wobei die Platte hier sowohl hochkant als auch quer eingehängt werden kann.

Zur Erhöhung der Stabilität ist die Platte auf allen vier Seiten umgekantet. Zur Verhinderung eines störenden Lichteinfalls von hinten auf die Versuchsaufbauten, kann auf den "Rahmen für Komplettversuche"(45500-00) zusätzlich noch eine "Rückwand für Komplettversuche" (45501-00) eingehängt werden, die die Platte gegenüber von hinten einfallendem Licht abschirmt.

Für jeden Versuchsaufbau wird eine "Platte für Komplettversuche" benötigt.

Ausstattung und technische Daten Aufhängung im Rahmen hochkant oder quer, Material: Stahlblech, blau, pulverlackiert für hohe Schlagfestigkeit und gute Chemikalienbeständigkeit, Maße: 65 x 48, 8 x 2,5cm → Eine vollständige Übersicht über das System Komplettversuche Chemie finden Sie im Kapitel 2.2 "Komplettversuche Chemie / Biotechnologie" 45510-00

excellence in science 174

2.1 Glasmantelsystem 2.1.7 Gasentwickler

Gasentwickler Das Gerätesystem „Glasmantel“ bietet eine einfache und unkomplizierte Möglichkeit, Gasentwickler, die nach dem Prinzip des Kipp‘schen Apparates arbeiten, aufzubauen.

Glasmantel-Gasentwickler, selbstregulierend

Zur Synthese größerer Gasportionen. Die feste Substanz (z. B. Zink) wird außen in den Glasmantel gegeben, die Flüssigkeit (z. B. Salzsäure) kommt in den inneren Einsatz. Das sich bei der Reaktion zwischen dem Feststoff und der Flüssigkeit bildende Gas (z. B. Wasserstoff) kann dann einfach über den Glashahn entnommen werden.

Glasmantel 02615-00 Destillationseinsatz für Glasmantel 02615-06 Einweghahn, gerade 36705-00 Blindtüllen (Gummikappen), 20 Stück 02615-03

Druckgase

Glasmantel-Gleichdruck-Gasentwickler

Zur Synthese größerer Gasportionen. Bei dieser Variante ist der Gasdruck im äußeren Mantel und im inneren Einsatz gleich, da über den verbindenden Schlauch ein Druckausgleich erfolgen kann.

Die feste Substanz (z. B. Zink) wird außen in den Glasmantel gegeben, die Flüssigkeit (z. B. Salzsäure) kommt in den inneren Einsatz. Das sich bei der Reaktion zwischen dem Feststoff und der Flüssigkeit bildende Gas (z. B. Wasserstoff) kann dann einfach über den seitlich angebrachten Glashahn entnommen werden.

Glasmantel 02615-00 Destillationseinsatz für Glasmantel 02615-06 Einweghahn, gerade 36705-00 Einweghahn, rechtwinklig 36705-01 Siliconschlauch, Innen-d = 7 mm 39296-00

→ Gase in Druckgasflaschen und Druckdosen finden Sie im Kapitel "Laborgase und Zubehör".

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2.1 Glasmantelsystem 2.1.8 Zubehör

Zubehör- und Ersatzteil-Set Glasmantel

Das Set ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

besteht 2x 1x 1x 1x 1x 1x 4x 2x 4x 1x 1x 1x 1x

aus folgenden Teilen: Magnetrührstäbchen 30 mm, zylindrische Form Magnet, d = 10 mm, l = 200 mm, Pole farbig Blindtüllen (Gummikappen), 20 Stück Trichter, Oben-d = 50 mm, Glas Siedesteinchen, 200 g Schlauchklemme, b = 10 mm Schlauchschelle für d = 8-12 mm, 1 Stück Schlauchschelle für d = 12-20 mm, 1 Stück Siliconschlauch, Innen-d = 7 mm Kunststoffspritze, 1 ml, LUER, 10 Stück Spritze, 20 ml, LUER, 10 Stück Spritze, 50 ml, LUER-LOCK, 1 Stück Kanüle, 0,45 x 13 mm, LUER, 20 Stück

Zusätzliche Ersatzteile: ▪ ▪ ▪

Verschlusskappen, GL 18, 10 St. Verbindungskappen, GL 18, 10 St. Dichtungen für GL18, Bohrung d = 8 mm, 10 St.

43000-00

Aufbewahrung für Gerätesatz Glasmantelsystem

Funktion und Verwendung Schaumstoffmatte mit Aussparungen zur bruchsicheren und übersichtlichen Aufbewahrung von Geräten aus dem Glasmantelsystem.

Ausstattung und technische Daten ▪ ▪

02600-01

excellence in science 176

Schaumstoffeinsatz mit 14 vorgeformten Fächern Abmessung der Matte: 900 mm x 415 mm x 60 mm

2 Chemie 2.2 Komplettversuche Chemie / Biotechnologie

Komplettversuche Chemie / Biotechnologie 2.2.1 2.2.2

Übersicht Versuche

178 181

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2.2 Komplettversuche Chemie / Biotechnologie 2.2.1 Ăœbersicht

excellence in science 178

2.2 Komplettversuche Chemie / Biotechnologie 2.2.1 Übersicht

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 179

2.2 Komplettversuche Chemie / Biotechnologie 2.2.1 Ăœbersicht

excellence in science 180

2.2 Komplettversuche Chemie / Biotechnologie 2.2.2 Versuche

Komplettversuche Chemie/Biotechnologie - Rausziehen, einhängen, fertig! Das Gerätesystem "Komplettversuche Chemie/Biotechnologie" ermöglicht den Aufbau und die Durchführung von Experimenten aus der Chemie und Biotechnologie mit einem Minimum an Vorbereitungszeit und einem Maximum an Komfort. Die Versuche können sehr einfach so auf einer Platte vorbereitet und befestigt werden, dass sie sofort einsatzbereit sind. So können mehrere Versuche komplett vorbereitet werden.

Das Gesamtsystem bietet Ihnen dabei folgende Vorteile: Die Versuche lassen sich im zusammengebauten Zustand lagern und stehen mit einem Griff zur Verfügung. Sehr gute Sichtbarkeit des Versuches vor dem dunklen Hintergrund der Platte. Durch Klemmhalter schneller Ein- und Ausbau der Geräte zur Reinigung oder zum Umbau.

Deutlicher Funktionszusammenhang. Alle Bauelemente in einer Ebene.

Demonstrative Großanzeige von Temperatur etc. bei Bedarf leicht einsetzbar.

Das System Im folgenden ist die Basis-Gerätesammlung dargestellt sowie beispielhaft einige Komplettversuche im Bereich Chemie. Eine vollständige Übersicht aller verfügbaren Materialien finden Sie im Kapitel Basisgeräte unter Stativmaterial. Weitere Versuche finden Sie im Kapitel Biologie unter Biotechnologie.

Basis-Set Mit diesem Basis-Set haben wir eine Grundausstattung an Haltern und Platten für einen Einstieg in dieses Gerätesystem zusammengestellt.

1 1 1 3 2 2 1 1 1 1 2

Rahmen für Komplettversuche 45500-00 Rückwand für Komplettversuche 45501-00 Platte für Komplettversuche 45510-00 Klemmhalter, d = 18...25 mm, fest 45520-00 Klemmhalter, d = 18...25 mm, drehbar 45521-00 Klemmhalter, d = 8...10 mm, drehbar 45522-00 Geräteträger mit Haftmagneten 45525-00 Halter für Geräte, variabel 45526-00 Federstecker, 50 Stück 45530-00 Befestigungsbänder, universal, 100 Stück 45535-00 Schraubzwinge 02014-00

Komfort-Set Dieses Komfort-Set enthält eine Ausstattung an Haltern und Platten die es erlaubt, Versuche durchzuführen bei denen 2 "Rahmen für Komplettversuche" gleichzeitig verwendet werden, oder um 2 Versuchsaufbauten gleichzeitig bereit zu halten.

2 1 1 2 3 2 2 1 1 1 1 2

Rahmen für Komplettversuche 45500-00 Platte für Komplettversuche 45510-00 Rückwand für Komplettversuche 45501-00 Regalboden mit Aufhängung 45505-00 Klemmhalter, d = 18...25 mm, fest 45520-00 Klemmhalter, d = 18...25 mm, drehbar 45521-00 Klemmhalter, d = 8...10 mm, drehbar 45522-00 Halter für Geräte, variabel 45526-00 Geräteträger mit Haftmagneten 45525-00 Federstecker, 50 Stück 45530-00 Befestigungsbänder, universal, 100 Stück 45535-00 Schraubzwinge 02014-00

Halter-Set Mit dem Halter-Set für das Gerätesystem "Komplettversuche Chemie/ Biotechnologie" können vorhandene Halter oder das "Basis-Set" bzw. das "Komfort-Set" für Komplettversuche mit den am häufigsten benötigten Haltern ergänzt werden.

6 3 4 1 1

Klemmhalter, d = 18...25 mm, fest 45520-00 Klemmhalter, d = 18...25 mm, drehbar 45521-00 Klemmhalter, d = 8...10 mm, drehbar 45522-00 Halter für Geräte, variabel 45526-00 Geräteträger mit Haftmagneten 45525-00

Zubehör Zusätzlich erforderliches Zubehör wie z. B. Netzgeräte, Messgeräte, Ansatztisch, Chemikalien etc. sind nicht im Lieferumfang enthalten. Wir machen Ihnen gerne ein Angebot.

Komplettversuche, Gerätesets Um mit dem Gerätesystem "Komplettversuche Chemie/Biotechnologie" arbeiten zu können werden Halter und Platten für die Geräte benötigt, die zu einem Versuchsaufbau zusammensgesetzt werden sollen.

Komplettversuche, Basis-Set 45560-00 Komplettversuche, Komfort-Set 45561-00 Komplettversuche, Halter-Set 45562-00

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2.2 Komplettversuche Chemie / Biotechnologie 2.2.2 Versuche

Demo advanced Chemie Handbuch Komplettversuche (CET)

Wasserdampfdestillation

Beschreibung

Prinzip

Das Handbuch umfasst 29 Versuche aus unterschiedlichen Themenbereichen für das Gerätesystem Komplettversuche. Eine vollständige Liste der Versuche finden Sie im Kapitel 5 Literatur.

Der Versuch zur Wasserdampfdestillation mit dem Glasmantel-System lässt sich auch auf bequeme Art als Komplettversuch auf der Platte für Komplettversuche aufbauen und durchführen.

Themenfelder

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur

Chemie, Biotechnologie

Demo advanced Chemie Handbuch Komplettversuche (CET) 01855-01 Deutsch

Ausstattung DIN A4, Ringordner, s/w, 168 Seiten

P1311500 01855-01

Modellversuch zur fraktionierten Erdöldestillation

Modellversuch zur Rauchgasentschwefelung

Prinzip

Prinzip Baut man den Modellversuch zur Erdöldestillation mit dem System "Komplettversuche Chemie/Biotechnologie" auf, heben sich die Glasgeräte deutlich vom dunklen Hintergrund der großformatigen Trägerplatte ab. Durch den großen Kontrast zwischen diesem ruhigen Hintergrund und den Glasgeräten können die Betrachter den Versuchsaufbau gut erkennen und nachvollziehen.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Komplettversuche (CET) 01855-01 Deutsch

Deutsche Steinkohle enthält durchschnittlich eine Tonne Schwefel in 100 Tonnen Kohle. Daraus bilden sich bei der Verbrennung etwa zwei Tonnen Schwefeldioxid. Ein Großkraftwerk von 700 Megawatt Leistung, dass pro Stunde etwa 200 Tonnen Steinkohle verbrennt, produziert somit täglich etwa 100 Tonnen Schwefeldioxid. Es ist klar, dass derartig große Mengen eines Schadstoffes in der heutigen Zeit nicht mehr einfach in die Luft geblasen werden können, diese Abgase müssen entschwefelt werden. Der hier gezeigte Modellversuch zeigt in vereinfachter Weise die chemischen Prozesse der Rauchgasentschwefelung, wie sie heute in Kraftwerken abläuft. Der klare, kompakte Aufbau und die gegenüber dem großtechnischen Ablauf der Entschwefelung vorgenommenen Vereinfachungen machen es leicht, das Verfahren nachzuvollziehen.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Komplettversuche (CET) 01855-01 Deutsch

P1308600

P1310000

excellence in science 182

2.2 Komplettversuche Chemie / Biotechnologie 2.2.2 Versuche

Faradaysche Gesetze

Chemische Springbrunnen

Leitet man elektrischen Strom durch eine Lösung, so kann es dabei zu Stoffumwandlungen kommen. Der Strom ist dabei die treibende Kraft der ablaufenden Redoxreaktionen.

Elektrolysiert man Wasser, das durch den Zusatz von Ionen leitend gemacht wurde, erhält man an der Kathode Wasserstoff und an der Anode Sauerstoff. Fängt man diese beiden Gase getrennt auf, wie etwa mit einem Wasserzersetzer nach Hofmann, kann man die Reaktion quantitativ verfolgen und so die beiden Faradayschen Gesetze ableiten.

Das erste Faradaysche Gesetz besagt, dass bei der Elektrolyse die abgeschiedene Masse eines Stoffes der durch die Lösung geflossenen Ladungsmengen proportional ist.

Das zweite Gesetz besagt, dass die elektrochemischen Äquivalente sich zueinander verhalten wie ihre Äquivalentmassen (molare Masse geteilt durch die Wertigkeit). Beide Gesetze lassen sich anschaulich mit dem hier gezeigten Versuchsaufbau experimentell ableiten.

Einige Gase wie Chlorwasserstoff lösen sich sehr gut in Wasser. So löst 1 Liter Wasser bei 20°C ca. 443 Liter Chlorwasserstoff. In einem geschlossenen Kolben bildet sich bei Kontakt des Gases mit etwas Wasser rasch ein Unterdruck, da sich das Gas im Wasser löst und weiteres Wasser in den Kolben gesaugt wird. Darauf beruht die Funktion des chemischen Springbrunnens, eine spannende Art, die Löslichkeit von Gasen in Wasser zu demonstrieren.

In der hier gezeigten Variante wird in ein und derselben Apparatur der Chlorwasserstoff erzeugt, der Kolben des Springbrunnens damit gefüllt und der Brunnen zum Sprudeln gebracht.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Komplettversuche (CET) 01855-01 Deutsch

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Komplettversuche (CET) 01855-01 Deutsch P1309500

P1310100

Bestimmung der molaren Massen von Metallen

Gasgesetze

Die Experimente zur Erarbeitung der drei Gasgesetze mit dem Glasmantelsystem können auch sehr komfortabel auf der Platte für Komplettversuche Chemie/Biotechnologie durchgeführt werden.

Zur demonstrativen Anzeige der gemessenen Temperaturen und des Drucks werden zwei digitale Handmessgeräte an die Cobra3-Display Unit angeschlossen.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Komplettversuche (CET) 01855-01 Deutsch P1310300

In den Einsatz des Reaktionszylinders wird ein abgewogenes Stück Metall gegeben und der Zylinder über den Dreiwegehahn mit einer Säure etwa bis zur Hälfte gefüllt. Durch Absenken des Einsatzes bringt man das Metall mit der Säure zur Reaktion und fängt den entstehenden Wasserstoff in der angeschlossenen Gasspritze auf.

Aus der Masse des Metalls und dem Volumen des entstandenen Wasserstoffs erhält man die gesuchte Molmasse. Die Reaktion kann auch dazu genutzt werden, die Wertigkeit des Metalls zu bestimmen.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Komplettversuche (CET) 01855-01 Deutsch P1309400

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2.2 Komplettversuche Chemie / Biotechnologie 2.2.2 Versuche

Schmelzflusselektrolyse

Die Schmelzflusselektrolyse von Natriumchlorid zur Gewinnung von Chlor und Natrium, das zu Natronlauge weiterverarbeitet wird, ist ein wichtiges großtechnisches Verfahren. Mit dem hier gezeigten Experiment kann man die bei diesem Verfahren wichtigen Schritte in einfacher Weise demonstrieren. Dabei wird aber aufgrund des hohen Schmelzpunktes von Natriumchlorid das niedriger schmelzende Bleichlorid als Modellsubstanz eingesetzt.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Komplettversuche (CET) 01855-01 Deutsch P1310500

PEM-Brennstoffzelle

Die PEM (Proton-Exchange-Membrane)-Technologie ist der von Automobil- und Blockheizkraftwerk-Herstellern favorisierte Brennstoffzellentyp. Im hier gezeigten Demonstrationsaufbau wird Wasserstoff in klassischer Weise in einem Gasentwickler durch die Reaktion von Salzsäure mit Zink erzeugt und zum Reinigen durch destilliertes Wasser geleitet. Mit dieser von der Brennstoffzelle erzeugten elektrischen Energie wird ein kleiner Motor angetrieben.

Der Vorteil des hier gezeigten Aufbaus ist, dass zur Erzeugung des Wasserstoffs keine externe Stromversorgung (Elektrolyse) oder ein Druckgasbehälter benötigt wird. Man kann jederzeit ohne viel Aufwand gerade soviel Wasserstoff produzieren, wie benötigt wird.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur

Mikrobielle Synthese von Ethanol durch Zymomonas mobilissubsp. mobilis

Demo advanced Chemie Handbuch Komplettversuche (CET) 01855-01 Deutsch P1312000

Bakterien im Dienste des Bergbaus - Mikrobielle Erzlaugung durch Thiobacillus ferrooxidans und thiooxidans

Die Eigenschaften des Mikroorganismus Zymomonas mobilis werden bereits seit Jahrhunderten für die Herstellung von Alkohol genutzt. Jedoch konnte erst im zwanzigsten Jahrhundert das Bakterium in Palmwein und Pulque identifiziert und für die alkoholische Gärung verantwortlich gemacht werden. Im Versuch erfolgt die Anzucht von Zymomonas mobilis im Bioreaktor. Es handelt sich um eine so genannte statische Kultur ("Batch"-Kultur). In entnommenen Proben kann zunächst photometrisch eine Bestimmung der Zelldichte und in der Zählkammer eine Bestimmung der Zellzahl durchgeführt und somit eine Wachstumskurve erstellt werden. Chemische bzw. enzymatische Tests veranschaulichen den Verbrauch an Glucose und die Produktion an Ethanol. Der Versuch ist einfach durchzuführen. Der Zeitbedarf für die Vorbereitung ist gering.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Komplettversuche (CET) 01855-01 Deutsch

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Komplettversuche (CET) 01855-01 Deutsch P1313900

P1313700

excellence in science 184

In den 50er Jahren wurde die Bedeutung bestimmter Bakterien bei der Gewinnung von Metallen aus Erzen erkannt. Heutzutage macht die mikrobielle Erzlaugung (Erz-Leaching) bei so genannten "Armerzen" schon allein in den USA mehr als 10% der Gesamtproduktion an Kupfer aus. Mit dem hier gezeigten Bioreaktor kann diese Methode der Erzgewinnung (z. B. Kupfer aus Kupfererzen) mit derartigen Bakterien (Thiobacillus ferrooxidans) den Schülern in einfacher Weise demonstriert werden.

2 Chemie 2.3 Elektrochemie

Elektrochemie 2.3.1 2.3.2 2.3.3 2.3.4 2.3.5 2.3.6

Elektrochemie-Messplatz Ionenwanderung Leitf盲higkeit Elektrolyse Galvanische Elemente, Akkumulatoren, Brennstoffzellen Elektrochemische Potentiale, Elektrochemische Spannungsreihe, pH-Werte

186 189 191 195 199 202

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2.3 Elektrochemie 2.3.1 Elektrochemie-Messplatz

Schülerarbeitsplatz-System zur Elektrochemie Eine sehr preisgünstige Schülergruppenausrüstung zur Erarbeitung der elektrochemischen Grundlagen. Ermöglicht die Behandlung des Stoffes in einem etwa 8- bis 10-stündigem Praktikum. Alle Geräte und Materialien sind in einem tiefgezogenen Tablett (Außenmaße: 410 mm x 310 mm) übersichtlich angeordnet. Fehlende Geräte oder Verbrauchsmaterialien sind daher schnell und einfach zu ergänzen. Als Elektroden werden sehr preisgünstige dünne Bleche und Folien aus dem Chemikalienangebot verwendet; die sich leicht mit der enthaltenen Schere schneiden.

Verwendet man die Abdeckhaube für den Elektrochemie-Messplatz, so lassen sich mehrere der Sets einfach und übersichtlich im Schrank stapeln.

TESS Elektrochemie-Messplatz

Verbrauchsmaterial zum Elektrochemie-Messplatz

Funktion und Verwendung Funktion und Verwendung Schülergruppenausrüstung zur Erarbeitung der elektrochemischen Grundlagen in einem 8- bis 10-stündigem Praktikum. Alle Geräte auf einem Tablett mit Fächern übersichtlich angeordnet.

Ausstattung und technische Daten ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

komplette Ausrüstung für eine Gruppe Digital-Multimeter Motor Verbindungsleitungen Stecker Schere Pipette mit Gummikappe Bechergläser Messzellenblock und Messzellendeckel Platin-Elektrode Handbuch mit 23 Versuche

Alle in der Sammlung enthaltenen Geräte und Materialien sind auch einzeln erhältlich, so dass jederzeit eine individuelle Zusammenstellung der Sammlung nach Ihren Wünschen erfolgen kann.

Zur Herstellung von Elektroden und Stromschlüsseln für die Experimente mit dem Elektrochemie-Messplatz. Dieses Material braucht selbst für eine größere Anzahl von Schülerarbeitsplätzen nur einmalig angeschafft zu werden.

Ausstattung und technische Daten ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Zinkblech, Platte, 250 x 250 x 0,5 mm (30245-20) Kupferblech, Rolle, 100 mm breit, 0,1 mm dick, 100 g (30117-10) Silberblech, Platte, 150 x 150 x 0,1 mm (31839-04) Bleiblech, Rolle, 0,4 mm dick, 250 g (31116-25) Aluminiumblechstreifen, 1 x 20 x 200 mm, 5 Stück (31074-00) Eisenblechstreifen, 0,2 x 10 x 80 mm, 20 Stück (06532-00) Graphitelektroden, 6 Stück, d = 5 mm, l = 150 mm (44510-00) Schmirgelvlies, 158 x 224 mm, 2 Stück (01606-00) Filterpapier, 580 x 580 mm, 10 Stück (32976-03)

30506-88

TESS advanced Chemie Handbuch ElektrochemieMessplatz

Zubehör Abdeckhaube für Elektrochemie-Messplatz (11935-10) Stromversorgung Für Experimente bei denen eine Strom bzw. Spannungsquelle benötigt wird, können unter anderem folgende Geräte eingesetzt werden: ▪

Flachbatterie, 4,5 V (07496-01)

oder ein Netzgerät wie z. B.: ▪ Geregeltes Netzgerät, 0..12 V/2 A (13505-93) Elektrochemie-Messplatz 30505-88 Literaturwerk DIN A4 mit 23 Versuchen. Mit den darin beschriebenen Experimenten zum Elektrochemie Messplatz (Art.-Nr. 30505-88) können die grundlegenden elektrochemischen Zusammenhänge experimentell erarbeitet werden. → Eine vollständige Auflistung der in diesem Handbuch behandelten Themen finden Sie im Kapitel 5 "Literatur" 01194-01

excellence in science 186

2.3 Elektrochemie 2.3.1 Elektrochemie-Messplatz

Spannungsquellen für den Elektrochemie-Messplatz

Für einige Versuche mit dem Elektrochemie-Messplatz wird eine Spannungsquelle benötigt. Dafür kann im einfachsten Fall eine 4,5-VFlachbatterie verwendet werden. Besser ist jedoch die Verwendung eines entsprechenden Netzteils oder eines Stelltrafos mit Gleichrichter. Der Vorteil eines Stelltrafos ist, dass man bei diesem stets die optimale Spannung für das Experiment einstellen kann. Außer den hier genannten Spannungsquellen können natürlich auch andere verwendet werden.

Von den beiden Stelltrafos ist das "Netzgerät 0...12 V DC/6 V 12 V AC" (13505-93) für die Versuche mit dem Elektrochemie-Messplatz bestens geeignet. Das "Netzgerät, universal" (13500-93) unterscheidet sich von diesem vor allem durch die höhere Belastbarkeit (bis zu 5 Ampere) und den Stufentrafo für Wechselspannung.

Netzgerät, universal 13500-93 Netzgerät 0...12 V DC/ 6 V,12 V AC 13505-93 Netzgerät 5 V DC / 2,4 A mit 4 mm Steckern 11076-99 Batterie 4,5 V, 3R 12 DIN 40869 07496-01

Messgeräte für den Elektrochemie-Messplatz

Motor, 2 V DC

Funktion und Verwendung Zur Demonstration der gewonnenen elektrischen Energie aus Solarbatterien, Thermogeneratoren, Brennstoffzellen oder galvanischen Elementen.

Vorteile Hochwertiger Gleichstrommotor mit permanenten Feldmagneten in einem Kunststoffgehäuse mit 10-mm-Stiel. Der elektrische Anschluss erfolgt über zwei im Gehäuse integrierte 4-mm-Buchsen. Auf Grund seiner Eigenschaften eignet sich dieser Qualitätsmotor besonders gut für elektrochemische Experimente. So läuft er schon bei einer Spannung von ca. 0,4 V und Stromstärken von einigen wenigen Milliampere an. D. h., er zeigt schon das Arbeiten kleiner galvanischer Zellen an, wenn die gelieferte Energie nicht ausreicht, um z. B. ein Glühlämpchen zu schwachem Glimmen anzuregen. Für diesen Motor ist auf im Aufbewahrungstablett für den Elektrochemie-Messplatz eine Bohrung angebracht, in die er einfach eingesteckt werden kann.

Ausstattung und technische Daten ▪ ▪

Motor, 2 VScheibe (Ø 20 mm) mit Markierungspunkt

11031-00 Im Elektrochemie-Messplatz ist das Messinstrument für die Stromund Spannungsmessung nicht fest eingebaut. Daher können auch schon vorhandene Messinstrumente auf einfache Weise zusammen mit dem Elektrochemie-Messplatz weiterverwendet werden.

Die hier angegebenen Instrumente stellen eine kleine Auswahl der verwendbaren Instrumente dar. Eine ausführliche Darstellung aller Messgerät finden Sie im Kapitel "Messgeräte" dieses Kataloges.

Anstelle eines digitalen oder analogen Messinstrumentes kann auch der "Motor, 2 V" (11031-00) als Indikator für die Produktion von Strom von galvanischen Zellen bei den Experimenten eingesezt werden.

Für diesen Motor ist im Aufbewahrungstablett für den Elektrochemie Messplatz eine Bohrung angebracht, in die er einfach eingesteckt werden kann.

Digital-Multimeter Schüler, AmpSafe, elektronischer Überlastschutz 07127-00 Digitalmultimeter 2010 07128-00 Vielfachmessinstrument, analog 07028-01

Sektorscheibe für 2 V-Motor

Funktion und Verwendung Zum besseren Sichtbarmachen der Drehung des 2-V-Motors (11031-00). Die Scheibe wird einfach auf die Achse des Motors gesteckt.

Ausstattung und technische Daten Schwarz-weiß segmentierte Kunststoffscheibe, Durchmesser: 10 cm.

11031-01

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2.3 Elektrochemie 2.3.1 Elektrochemie-Messplatz

Aufbewahrung für Elektrochemie-Messplatz

bzw. der Kohleelektroden und einem Schlitz zur Aufnahme der Metallblechelektroden.

▪

Durchmesser: 50 mm

Platinelektrode, kurz Glasröhrchen am unteren Ende mit einem Platinblech, das zum Schutz mit einem Glasrahmen umgeben ist. Die elektrische Zuleitung erfolgt über einen Draht, der im Platinblech angeschmolzen ist und am oberen Ende des Glasrohrs herausragt.

▪ ▪

Durchmesser: 8 mm Länge: ca. 40 mm

Block mit 8 Bohrungen, d = 40 mm 37682-00 Deckel für Messzellenblock, 8 Stück 37683-00 Platinelektrode, kurz 45207-00

Funktion und Verwendung

Mini-pH-Messgerät

Zur übersichtlichen Aufbewahrung aller Geräte und Materialien des Elektrochemie-Messplatzes.

Aufbewahrungstablett zur Platz sparenden Unterbringung der Geräte und Verbrauchsmaterialien für eine Schülergruppe.

Durchsichtige Kunststoffhaube zum staubdichten Verschließen des Aufbewahrungstabletts und zum Stapeln.

Aufbewahrungstablett für Elektrochemie-Messplatz 11935-00 Abdeckhaube für Elektrochemie-Messplatz 11935-10

Messzellenblock

Funktion und Verwendung Zur elektronischen Messung von pH-Werten kann dieses kleine, kostengünstige Messgerät als Ergänzung zum Elektrochemie-Messplatz eingesetzt werden. Besonders geeignet für enge Gefäße.

Ausstattung und Technische Daten: ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ MesszellenBlock Block mit 8 Vertiefungen; zum Aufbau galvanischer Zellen können Lösungen direkt in die Vertiefung eingegossen werden oder es werden kleine Bechergläser mit den Lösungen eingestellt, die dann so vor dem Umfallen gesichert werden.

Abmessungen: ▪ ▪ ▪

Breite: 233 mm Tiefe: 109 m Höhe: 30 mm

Messzellendeckel, Satz von 8 Stück zur Halterung der Elektroden in den Vertiefungen des Messzellenblocks; mit zwei unterschiedlichen Bohrungen (d = 8 und 5 mm) zur Aufnahme der kurzen Platinelektrode

excellence in science 188

▪

Display mit 9-mm-Anzeige Messbereich: 0,00...14,00 pH Auflösung: 0,01 pH Genauigkeit: +/- 0,5 pH Die Elektrode kann bei Bedarf gegen eine Ersatzeletrode getauscht werden Batterielebensdauer: ca. 3.000 Betriebsstunden

pH-Checker 47059-01 Ersatzelektrode für pH-Checker 47059-02 Puffertabletten, pH 10,00, 100 Stück 30283-10 Puffertabletten, pH 4,00, 100 Stück 30281-10 Puffertabletten, pH 7,00, 100 Stück 30282-10

2.3 Elektrochemie 2.3.2 Ionenwanderung

Ionenwanderung Aus der Physik ist bekannt, dass Stromfluss mit der Bewegung von Ladungsträgern gleichzusetzen ist. In Metallen sind diese beweglichen Ladungsträger Elektronen. In Flüssigkeiten sind die Träger des elektrischen Stromes die positiv und negativ geladenen Ionen. In einem statischen Feld (bei Anlegen von Gleichspannung) wandern diese Ionen zu dem Pol, der die ihnen entgegengesetzte Ladung trägt. Dieser Mechanismus der Stromleitung in Flüssigkeiten ist sehr anschaulich zu demonstrieren, wenn man farbige Ionen im elektrischen Feld wandern lässt.

Ionenwanderungsgeschwindigkeit

Prinzip In Elektrolytlösungen ist die Bewegung von Ionen verantwortlich für die Leitung des elektrischen Stroms. Die Wanderung von farbigen Ionen in einem elektrischen Feld können leicht beobachtet werden, wenn man die Verschiebung der durch die Ionen gebildeten Farbfront verfolgt.

Aufgaben Die Ionenwanderung von Permanganat-Anionen in einem elektrischen Feld soll beobachtet werden und die Ionenwanderungsgeschwindigkeit für fünf unterschiedliche Permanganat-Konzentrationen ist zu bestimmen.

Funktion und Verwendung Zur Demonstration der Wanderung farbiger Ionen in einem Elektrolyten und zur Bestimmung der absoluten Ionenbeweglichkeit. Durchsichtige Kunststoffplatte mit eingefräster Laufrinne; Oberseite der Kunststoffplatte (mit Ausnahme der Laufrinne) geschwärzt. An den Stirnseiten der Laufrinne befinden sich je eine Nickel-Elektrode mit einer 4 mm Buchse; die Längsseiten der Laufrinne sind mit Skalen von 5 mm Teilung versehen; die Oberseite der Kunststoffplatte trägt eine Libelle zwecks Ausrichtung der Flachkammer in der Horizontalen.

Der Vorgang der Ionenwanderung ist besonders gut bei Projektion mit einem Tageslichtprojektor zu beobachten. Als farbige Ionen können MnO4–, Cu++, [Fe(CN)6]3–, eingesetzt werden.

Ausstattung und technische Daten ▪ ▪ ▪

Plattenmaße (mm): 145 x 90 x 15 Laufrinne (mm): 66 x 10 x 0,2 Stiel: d = 10 mm

06605-00

Ionenwanderung

Lernziele Ladungstransport in Flüssigkeiten; Ionenbeweglichkeit; Leitfähigkeit.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Chemistry 16504-12 Englisch P3060301

Flachkammer für Ionenwanderung

Prinzip Unterschichtet man eine Lösung aus Ammoniak und Ammoniumsulfat im U-Rohr mit Hilfe des Niveaugefäßes (Trockenrohr) mit einer Lösung aus Kupfer (II) sulfat und Kaliumhexacyanoferrat (III), so beobachtet man nach Anlegen einer Gleichspannung, wie die gelblich gefärbten Hexacyanoferrat-Ionen zur Anode und die blau gefärbten Kupfer-Ionen zur Kathode wandern.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Ionenverbindungen, Elektrochemie, Kinetik (CT) 01852-01 Deutsch P1146000

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2.3 Elektrochemie 2.3.2 Ionenwanderung

Ionenwanderungsgerät nach Nernst

Nachweis der Ionenwanderung durch Indikatorpapier

Gerät zur Demonstration der Wanderung farbiger Ionen im elektrischen Feld.

Bestehend aus: ▪ U-Rohr mit Hahn, SB 19 (36958-00) ▪ Trockenrohr, gerade, SB 19 (36941-00) ▪ Siliconschlauch, di = 7 mm (39296-00) ▪ Gummistopfen, SB 19, 1 Bohrung 7 mm, 2x (39255-01) ▪ Platinelektrode in Schutzrohr, d = 8 mm, 2x (45206-00) 45161-88

U-Rohr mit Hahn, SB 19

Über zwei Kupferelektroden in einem Rillentrog werden Streifen aus mit Kaliumnitratlösung getränktem Inikatorpapier gespannt.

In die Mitte der Streifen trägt man je einen Tropfen Salzsäure bzw.

Natronlauge auf. Nach Anlegen einer Spannung beobachtet man die Wanderung der Ionen auf dem Papier.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS advanced Chemie Handbuch Allgemeine und Anorganische Chemie Teil 2 01836-01 Deutsch Aus DURAN®; U-Rohr mit zwei Stopfenbetten SB 19 und zwei seitlichen Ansatzstutzen mit Glasoliven sowie einem zwischen den beiden Schenkeln symmetrisch angebrachten Glashahn mit Glasküken und Glasolive.

Maße: Gesamthöhe: ca. 210 mm, Inhalt: ca. 50 ml, Außendurchmesser der Schenkel: 22 mm, Außendurchmesser der Glasoliven: 8 mm

P1032300

Rillentröge

36958-00

Elektrochemie Gerätesatz

Glaströge mit 10 Rillenpaaren zur Aufnahme von Plattenelektroden mit den Maßen (mm): 76 x 40. An den Längsseiten mit Stegen, zwischen die Plattenelektroden geschoben und sicher gehaltert werden können. Durch den geringen Elektrolytbedarf und die einfache Stromzuführung an die Elektroden über Krokodilklemmen besonders geeignet für elektrochemische Schülerversuche.

Zur Durchführung von einführenden elektrochemischen Experimenten in Schülerversuchen, bestehend aus: ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

1 1 1 1 2 1 2 2

x x x x x x x x

Rillentrog, ohne Deckel Kupferelektrode, 76 x 40 mm Zinkelektrode, 76 x 40 mm Eisenelektrode, 76 x 40 mm Nickelelektrode, 76 x 40 mm Aluminiumelektrode, 76 x 40 mm Bleielektrode, 76 x 40 mm Kohleelektrode, 76 x 40 mm

37690-88

excellence in science 190

▪ ▪ ▪

Keine zusätzlichen Elektrodenhalter erforderlich.

Insgesamt 10 Rillenpaare erlauben die Variation des Plattenabstandes.

Einfache Kontaktierung der Elektroden über Krokodilklemmen.

Ausstattung und technische Daten ▪

Maße (mm): ca. 90 x 74 x 43

Rillentrog, ohne Deckel 34568-01 Rillentrog mit Deckel 34568-00

2.3 Elektrochemie 2.3.3 Leitfähigkeit

Leitfähigkeit Die Experimente zur Ionenwanderung zeigen, dass Ionen Träger des elektrischen Stroms in Flüssigkeiten sind. Das Ausmaß der elektrischen Leitfähigkeit von Lösungen hängt aber stark davon ab, wieviele Ladungsträger (Anzahl der Ionen) in der Flüssigkeit enthalten und welcher Art diese sind. Die quantitative Bestimmung der Leitfähigkeit von Lösungen liefert wichtige Informationen über die Zusammensetzung von Elektrolyten, weshalb konduktometrische Untersuchungen aus der modernen chemischen Analytik nicht mehr wegzudenken sind.

Bestimmung des Aktivitätskoeffizienten durch Leitfähigkeitsmessung

Prinzip Die Äquivalentleitfähigkeit starker Elektrolyte hängt von deren Konzentration ab. Der Quotient aus der Äquivalentleitfähigkeit bei einer bestimmten Konzentration und der Äquivalentleitfähigkeit bei unendlicher Verdünnung wird Leitfähigkeitskoeffizient genannt. Er resultiert aus interionischen Wechselwirkungen.

Aufgaben Messen Sie die spezifischen Leitfähigkeiten unterschiedlicher Kaliumchlorid- und Calciumchloridlösungen und berechnen Sie die jeweiligen Äquivalentleitfähigkeiten. Mit Hilfe der Kohlrausch-Gleichung sind die entsprechenden Äquivalentleitfähigkeiten bei unendlicher Verdünnung zu bestimmen und die Leitfähigkeitskoeffizienten zu berechnen.

Lernziele Äquivalentleitfähigkeit, Ionenbeweglichkeit, Leitfähigkeit, Interionische Wechselwirkungen Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Chemistry 16504-12 Englisch P3060801

Leitfähigkeitsmessgerät, digital, Demo

Funktion und Verwendung Das Gerät dient zur Messung von Leitfähigkeit, Konzentration, spezifischem Widerstand und Temperatur.

Vorteile Das Gerät bietet insbesondere folgende Vorteile: ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

20 mm hohe 4-stellige LED-Anzeige automatische Einheitenanzeige Temperaturkompensation manuell oder automatisch mit Temperatursonde freie Wahl der Kalibrierlösung zur Bestimmung der Zellkonstante automatische Bestimmung der Temperaturkoeffizienten automatische Wahl des günstigsten Messbereichs übersichtliche Folientastatur 20 Speicherplätze für Messdaten, die nach dem Abschalten erhalten bleiben RS232-Schnittstelle zur Darstellung bzw. Auswertung am Computer

Ausstattung und technische Daten Leitfähigkeit ▪ ▪ ▪

7 Messbereiche: 0,001 µS...200 mS Auflösung: 0,001 µS...0,1 mS Sondenanschluss 5-polige Buchse

Konzentration

Leitfähigkeits-Temperatur-Sonde Pt1000

▪ ▪

8 Messbereiche: 1 µg/l...1 kg/l Auflösung: 1 µg/l...1 g/l

spezifischer Widerstand ▪ ▪

8 Messbereiche: 1 mOhm·cm...1 MOhm·cm Auflösung: 1 mOhm·cm...1 KOhm·cm

Temperatur Leitfähigkeitsmesszelle mit eingebauter Pt-1000 Temperatursonde.

▪ ▪ ▪ ▪

Zellkonstante k=1,0/cm Prüfschein mit exaktem Wert Minimale Eintauchtiefe: 10 mm Fünfpoliger Diodenstecker

13701-01

▪ ▪ ▪

Meßbereich: -30...+100 °C Auflösung: 0,1 °C Sondentyp: Pt 1000

Leitfähigkeitsmessgerät, digital, Demo 13701-93 Software Leitfähigkeitsmessgerät 14400-61

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 191

2.3 Elektrochemie 2.3.3 Leitfähigkeit

Weiteres Zubehör für Leitfähigkeitsmessgerät

Die elektrische Leitfähigkeit von wässrigen Lösungen

Temperatur-Tauchsonde Pt1000 (o. Abb.) Aus Edelstahl; Durchmesser: 3,2...4,0 mm; Messbereich: -50...+850°C; Länge des Metallmantels: 200 mm; 5-poliger DIN Stecker; Kabellänge: 1,5 m.

Leitfähigkeitselektrode Glasschaft: l = 120 mm, d = 12 mm; platinierte Platin-Blechelektroden, minimale Eintauchtiefe 15 mm; Zellkonstante K = 1,0/cm ± 10%; mit 1,5 m Kabel und zwei 4-mm-Steckern.

Kann alternativ an das Leitfähigkeitsmessgerät angeschlossen werden, wenn der Adapter 13701-02 verwendet wird.

Adapter für Leitfähigkeitsmesszellen, 4 mm/DIN DIN-Stecker mit vier 4 mm-Buchsen zum gleichzeitigen Anschluss einer Leitfähigkeits-Messzelle und einer Temperatursonde mit 4-mmSteckern.

Kalibrierlösung für LeitfähigkeitsElektrode, 460 ml Zur Kalibrierung von Leitfähigkeitselektroden mit einer Leitfähigkeit von 1,423 mS/cm bei 25°C. Auf der Flasche befindet sich eine Tabelle, die die Leitfähgikeit dieser Lösung bei unterschiedlichen Temperaturen auflistet.

Inhalt der Flasche: 460 ml Temperaturtauchsonde Pt1000, Edelstahl 12123-00 Leitfähigkeitsmesszelle, 2 x 4-mm-Stecker, l = 120 mm 18151-02 Adapter für Leitfähigkeitsmesszellen, 4-mm-Buchsen / DINStecker 13701-02 Kalibrierlösung 1413 µS/cm (25°C), Inhalt 460 ml 47070-02

Mit Hilfe dieses Versuchsaufbaus lassen sich in einfacher Weise die Grundlagen der Leitfähigkeitsmessung im Schulexperiment demonstrieren. Misst man die Leitfähigkeit verschiedener Salzlösungen gleicher Konzentration, sieht man, dass durch jede Lösung bei gleicher Spannung ein anderer Strom fließt, das heißt das jede Ionensorte einen anderen charakteristischen Beitrag zum Ladungstransport der Lösungen beitragen muss.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Ionenverbindungen, Elektrochemie, Kinetik (CT) 01852-01 Deutsch P1145800

Leitfähigkeitstester, 19,99 mS/cm, digital

Leitfähigkeitsprüfer

Funktion und Verwendung Zuverlässiges digitales Taschenmessgerät zur Messung der Leitfähigkeit in einem griffsicheren und robusten Gehäuse mit LCD-Anzeige, einer Sonde aus Graphit-Elektroden und einem integrierten Temperaturfühler zur automatischen Temperaturkompensation der Messwerte.

Funktion und Verwendung

Vorteile

Zur qualitativen Untersuchung von Elektrolyten. Am Ende eines Glasrohres befinden sich zwei freiliegende Platinelektroden? mit Kunststoffgriff, Anschlussleitung mit 4mm-Steckern? dazu Schutzrohr aus Metall.

Über ein Potentiometer auf der Rückseite kann das Gerät kalibriert werden.

Die Lieferung erfolgt komplett mit Schutzkappe und Batterien.

Ausstattung und technische Daten

Messbereich: 0...19,99 mS/cm, Auflösung: 0,01 mS/cm, Genauigkeit: +/- 2 % F.S., wasserdichtes Gehäuse, Kalibrierung: manuell 1-Punkt, Temperaturkompensation: automatisch von 0...+50 °C, Batterielebensdauer: ca. 150 Betriebsstunden, Umgebungsbedingungen: 0...+50°C; RH 95 %, Maße (mm): 175 x 41 x 23, Gewicht: 78 g

▪ ▪ ▪

250 mm langes Glasrohr mit Kunststoffgriff Platinelektroden (d = 0,3 mm) mit Schutzrohr aus Metall Anschlußschnur mit 4-mm-Steckern

44535-00

18482-00

excellence in science 192

Ausstattung und technische Daten

2.3 Elektrochemie 2.3.3 Leitfähigkeit

Leitfähigkeitstitration (mit der Cobra3 Chem-Unit)

Prinzip Die elektrische Leitfähigkeit wässriger Elektrolytlösungen wird bei konstanter Temperatur durch Art und Anzahl der Ladungsträger (Ionen) bestimmt. Mit der Veränderung der Ionenzusammensetzung reagierender Systeme sind daher charakteristische Leitfähigkeitsänderungen verbunden, die bei der konduktometrischen Titration (Leitfähigkeitstitration) zur Endpunktsindikation genutzt werden.

Aufgaben Messen Sie mit Hilfe des COBRA-Systems die Veränderung der Leitfähigkeit bei der Titration von a) etwa 0,1 molarer Bariumhydroxidlösung mit 0,1 molarer Schwefelsäure b) etwa 0,1 molarer Salzsäure mit 0,1 molarer Natronlauge c) etwa 0,1 molarer Essigsäure mit 0,1 molarer Natronlauge.

Temperaturabhängigkeit der Leitfähigkeit

Die elektrische Leitfähigkeit ist nicht nur von der Art und der Konzentration der Elektrolyten abhängig, sondern auch von anderen Zustandsgrößen. So wird mit steigender Temperatur meist eine Zunahme der Leitfähigkeit beobachtet, die sich auf die exponentiell abnehmende Viskosität der Lösung zurückführen lässt. Allerdings wird dabei auch ein Grenzwert erreicht, von dem an bei weiter steigender Temperatur die Leitfähigkeit wieder sinkt. Dieser Wert liegt für wässrige Lösungen ungefähr bei 90°C. Die Abhängigkeit der Temperatur soll in diesem Versuch experimentell untersucht werden.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS und Demo advanced Handbuch Cobra4 Physik, Chemie, Biologie, Alltagsphänomene 01330-01 Deutsch P1510160

Alternativ können andere Proben vorgegeben werden, deren Konzentration bzw. Gehalt konduktometrisch zu bestimmen sind.

Lernziele ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Elektrolyt Leitwert spezifische Leitfähigkeit Ionenbeweglichkeit Ionenleitfähigkeit Konduktometrie Volumetrie

Cobra4 Sensor-Unit Conductivity+, Leitfähigkeit / Temperatur Pt1000

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Chemistry 16504-12 Englisch P3060740 Funktion und Verwendung

Elektrodenhalter, schwenkbar

Die Cobra4 Sensor-Unit Leitfähigkeit, Temperatur (Pt1000) ist ein microcontroller gesteuerter Messaufnehmer mit fünfpoliger Diodenbuchse für den Anschluss von Leitfähigkeitssonden mit einer Zellenkonstante von k = 1,00/cm oder Pt1000 Temperatursonden.

Vorteile: ▪

Zum Fixieren von Elektroden mit Durchmesser 12...15 mm, bestehend aus Stativstange mit Bohrung (02036-01), Kraftmesserhalter (03065-20).

Der Cobra4 Sensor kann direkt an den Cobra4 Wireless-Link, das Cobra4 Mobile-Link oder den Cobra4 USB-Link durch einen sicheren und zuverlässigen Steck-Rast Verschluss angeschlossen werden.

→ Eine ausführliche Beschreibung des Sensors und sämtlicher Cobra4-Systemkomponenten finden Sie im Kapitel 1 unter Cobra4.

12632-00

Messgefäße lassen sich problemlos austauschen, da der Halter seitlich nach beiden Richtungen schwenkbar ist, Anwendung in Verbindung mit Standard-Stativmaterial.

18461-88

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 193

2.3 Elektrochemie 2.3.3 Leitfähigkeit

Wirkung von Schwermetallionen auf die Aktivität von Enzymen

▪ ▪

Schülerexperimenten ohne Computer (als Digital-Multimeter für zahlreiche Messgrößen) Freiland-Experimenten mit Schülergruppen, an Projekttagen, Ausflügen, Wandertagen etc.

Ausstattung und technische Daten Temperatur: ▪

Messbereich: -20..+150°C

Leitfähigkeit: ▪

Messbereich 1: 0,0 bis ca. 2.500 µS/cm Messgenauigkeit: 4% vom Messwert ±0,15 µS/cm

▪

Messbereich 2: 0,0 bis ca. 45.000 µS/cm Messgenauigkeit: 4% vom Messwert ±3 µS/cm

▪

Messbereich 3: 0,0 bis ca. 1.100 mS/cm Messgenauigkeit: 4% vom Messwert ±0,05 mS/cm

→ Detaillierte Informationen zu Cobra4-Geräten finden Sie im Kapitel 1 unter Cobra4.

Schwermetallionen können z. B. mit ungenügend geklärten Abwässern aus galvanischen Betrieben in das Wasser gelangen. Sie blockieren die Wirkung von Enzymen, so dass von diesen gesteuerte Abläurfe im Stoffwechsel der Organismen gestört oder sogar verhindert werden. Am Beispiel der Harnstoffspaltung durch Urease kann die Blockierung der Enzymwirkung durch Schwermetallionen demonstriert werden: Nach der Zugabe von Urease nimmt die Leitfähigkeit ständig zu, da der Harnstoff in Ammoniak und Kohlenstoffdioxid gespalten wird und das sekundär daraus entstehende Ammoniumcarbonat dissoziiert. Bei Zusatz einer KupfersulfatLösung steigt die Leitfähigkeit zunächst (bedingt durch die damit eingebrachten Ionen) sprunghaft an, bleibt dann aber konstant.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Biologie Handbuch Ökologie und Genetik (EGT) 01139-01 Deutsch

Handmessgerät Leitfähigkeit, Cobra4- Mobile-Link 12738-00 Leitfähigkeits-Temperatur-Sonde Pt1000 13701-01 Temperaturtauchsonde Pt1000, Edelstahl 12123-00 Adapter für Leitfähigkeitsmesszellen, 4-mm-Buchsen / DINStecker 13701-02 Leitfähigkeitsmesszelle, 2 x 4-mm-Stecker, l = 120 mm 18151-02

Cobra4 Sensor-Unit Conductivity, Leitfähigkeit mit festangeschlossenen Edelstahl-Elektroden

P0990100

Handmessgerät Leitfähigkeit, Cobra4- Mobile-Link

Funktion und Verwendung Die Sensor-Unit besitzt eine über ein Kabel fest angeschlossene Leitfähigkeitsmesszelle mit zwei robusten Edelstahlstiften in einer Kunststoffummantelung und einen integrierten Temperaturfühler zur Temperaturkompensation der Leitfähigkeitswerte. Der Cobra4 Sensor-Unit Leitfähigkeit/ Temperatur kann direkt an den Cobra4 Wireless-Link, den Cobra4 Mobile-Link oder den Cobra4 USB-Link durch einen sicheren und zuverlässigen Steck- und Rast-Verschluss angeschlossen werden.

Funktion und Verwendung Die Kombination aus Cobra4-Mobile-Link und Cobra4-Sensor-Unit Conductivity + (Pt1000) ist ideal zur gleichzeitigen Messung von Leitfähigkeitswerten und Temperaturen.

Der Cobra4 Mobile-Link ist ein modernes und leistungsfähiges Handmessgerät zur mobilen Datenerfassung, an das alle Cobra4 SensorUnits durch einen sicheren Steck-Rast-Verschluss angeschlossen werden können.

Der Cobra4 Mobile-Link lässt sich dadurch optimal einsetzen bei:

excellence in science 194

Vorteile ▪

Besonders gut einsetzbar bei Schüler- und Freilandversuchen, da der Messfühler bereits fest angeschlossen ist.

→ Eine ausfühlriche Beschreibung des Sensors und sämtlicher Cobra4-Systemkomponenten finden Sie im Kapitel 1 unter Cobra4.

12633-00

2.3 Elektrochemie 2.3.4 Elektrolyse

Elektrolyse Während Metalle (Leiter 1. Klasse) beim Stromdurchgang unverändert bleiben, ist der Stromfluss durch eine Schmelze oder eine Lösung eines Elektrolyten (Leiter 2. Klasse) in der Regel mit einer stofflichen Veränderung verbunden: Die Kationen wandern zur Kathode und die Anionen zur Anode, wo sie jeweils entladen werden. Diesen Vorgang bezeichnet man als elektrolytische Zersetzung oder auch Elektrolyse. In chemischen Laboratorien war mit der VOLTAschen Säule ab Anfang des 19. Jahrhunderts die Voraussetzung vorhanden, im kleinen Maßstab Elektrolysen durchzuführen. Dem Engländer Humphry Davy gelang 1807 erstmalig die Darstellung metallischen Natriums durch Elektrolyse einer Natriumhydroxidschmelze.

Schmelzflusselektrolyse von Bleichlorid

Aus Ionen aufgebaute Festkörper (Salze) werden elektrisch leitend, wenn sie schmelzen und die Ladungsträger dabei frei beweglich werden. Bei der Schmelzflusselektrolyse von Blei(II)-chlorid werden an der Anode Chlor und an der Kathode Blei abgeschieden. Das flüssige Blei sammelt sich im unteren Teil des V-Rohres, während das Chlor über dem seitlichen Ansatzstutzen in eine Waschflasche geleitet wird. Dort wird es nachgewiesen, indem es eine sich dort befindliche Kaliumiodid-Stärke-Lösung entfärbt.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Ionenverbindungen, Elektrochemie, Kinetik (CT) 01852-01 Deutsch P1148100

Elektrolyse von Natronlauge und Darstellung von Natrium durch Schmelzflusselektrolyse

Aus Ionen aufgebaute Festkörper (Salze) werden elektrisch leitend, wenn sie schmelzen und die Ladungsträger frei beweglich werden.

Schmelzflusselektrolysen in kleinem Maßstab können in Eisentiegeln, Porzellantiegeln oder Porzellanschiffchen durchgeführt werden. Als Elektroden werden dabei vorwiegend Kohle- und Eisenelektroden verwendet.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Anorganische Stoffchemie (CT) 01851-01 Deutsch P1137800

V-Rohr für Elektrolyse, SB 19

Elektrolyse von Säuren Aus DURAN®, geeignet z. B. zur Durchführung von Schmelzflusselektrolysen.

Spitzwinkliges V-förmiges Rohr mit zwei Stopfenbetten SB 19 und zwei waagerecht angebrachten seitlichen Ansatzstutzen mit Glasoliven; Außendurchmesser der Glasoliven: 8 mm; Winkel zwischen den Schenkeln: ca. 65°; Schenkellänge: ca. 125 mm; Gesamthöhe: ca. 115 mm 37027-00 Bei der Elektrolyse von wässrigen Lösungen sind vielfach nicht nur die Ionen der gelösten Salze beteiligt, sondern auch die Ionen, die bei der Protoloyse der Wassermoleküle entstehen: Hydroniumund Hydroxid-Ionen. So wird bei der Elektrolyse von Salzsäure (wie zu erwarten) Wasserstoff und Chlorgas gebildet, bei der Elektrolyse von Schwefelsäure oder Salpetersäure jedoch Wasserstoff und Sauerstoff.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Ionenverbindungen, Elektrochemie, Kinetik (CT) 01852-01 Deutsch

V-Rohr für Elektrolyse

Aus DURAN®; Spitzwinkliges V-förmiges Rohr mit zwei rundgeschmolzenen Öffnungen zur Einführung von Elektroden (Innendurchmesser 6,5 mm) und zwei waagerecht angebrachten seitlichen Ansatzstutzen; z. B. geeignet zur Durchführung von Schmelzflusselektrolysen.

Außendurchmesser der Ansatzstutzen: 8 mm; Schenkellänge ca. 100 mm; Gesamthöhe: ca. 90 mm; Schenkel-Winkel: ca. 65°.

P1147400 36782-00

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2.3 Elektrochemie 2.3.4 Elektrolyse

Porzellanschiffchen, 10 Stück

Überführungszahlen

Aus Porzellan, unglasiert; verwendbar z. B. für Oxidationsschmelzen, zum Glühen bzw. Verbrennen kleiner Stoffmengen.

Maße (mm): ca. 12 x 85 x 8 32471-03

U-Rohr mit Fritte, SB 19

Prinzip Kationen und Anionen tragen entsprechend ihren unterschiedlichen Beweglichkeiten im elektrischen Feld zum Ladungstransport bei Elektrolysevorgängen bei. Aus den dabei an Kathode und Anode auftretenden charakteristischen Konzentrationsänderungen sind die Hittorfschen Überführungszahlen experimentell zugänglich.

Diese charakterisieren den Anteil einer Ionenart am Gesamtladungstransport durch den gegebenen Elektrolyten und ermöglichen die Berechnung der für die elektrochemische Praxis wichtigen Ionenleitfähigkeiten.

U-Rohre aus DURAN® mit zwei seitlichen Ansatzstutzen mit Glasoliven sowie einer in der Mitte des unteren Bogens eingeschmolzenen Glasfilterplatte (Fritte) zur Trennung der beiden Schenkelräume.

▪ ▪ ▪

Gesamthöhe: ca. 140 mm Inhalt: ca. 40 ml Aussendurchmesser der Gasoliven: 8 mm

Ausführungen ▪ ▪

U-Rohr mit zwei Stopfenbetten SB 19 U-Rohr mit zwei Glasgewindeverschraubungen GL 25; Lieferung erfolgt mit zwei Verbindungskappen GL 25/8

U-Rohr mit Fritte, SB 19 44454-00 U-Rohr, mit Fritte, 2 x GL 25/8, Ansatzstutzen 44454-15

U-Rohr mit 2 seitlichen Ansätzen, SB 19

Aufgaben Ermitteln Sie die Hittorfschen Überführungszahlen des Hydroniumions und des Nitrations durch Elektrolyse einer 0,1 molaren Salpetersäure.

Lernziele ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Elektrolyt Elektrolyse Faradaysche Gesetze Ladung und Ladungstransport Ionenbeweglichkeit und Ionenleitfähigkeit Hittorfsche Überführungszahlen Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur

TESS expert Handbook Laboratory Experiments Chemistry 16504-12 Englisch P3060401

Doppel-U-Rohr mit Fritten und Hahn, GL 25

U-Rohre aus DURAN® mit zwei seitlichen Ansatzstutzen mit Glasoliven.

▪ ▪ ▪

Gesamthöhe: ca. 130 mm Inhalt: ca. 40 ml Außendurchmesser der Glasoliven: 8 mm

Ausführungen ▪ ▪

mit zwei Stopfenbetten SB 19 mit zwei Glasgewindeverschraubungen GL 25; Lieferung erfolgt inklusive zweier Verschlusskappen GL 25

U-Rohr mit 2 seitlichen Ansätzen, SB 19 36966-00 U-Rohr mit Ansatzstutzen, GL 25 36959-15

excellence in science 196

Doppel-U-Rohr aus DURAN® mit Fritten zur Durchführung von Elektrolysen mit unterschiedlichen Elektrolyten.

Beide Seitenschenkel mit Schraubgewinde und Verbindungskappen GL 25/8 sowie seitlichen Ansatzstutzen, Mittelschenkel mit Verschlusskappe GL 25, ein Schenkel mit Ventilhahn mit PTFE-Spindel, die drei Schenkel werden durch zwei G-4-Glasfilterplatten ("Fritten") voneinander getrennt.

44451-00

2.3 Elektrochemie 2.3.4 Elektrolyse

Apparaturen zur Durchführung von Elektrolysen in Lösungen Im folgenden sind einige Gerätekombinationen dargestellt, die zur Durchführung von Elektrolysen bzw. elektrolytischen Prozessen geeignet sind. Die Wahl der besten Anordnung ist vom Ziel des jeweiligen Versuchs abhängig.

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 197

2.3 Elektrochemie 2.3.4 Elektrolyse

Elektrolytische Stoffabscheidung und Ladungsmenge (1. Faradaysches Gesetz)

Die bei der Elektrolyse eines Stoffes abgeschiedene Masse m ist der geflossenen Ladung I direkt proportional (1. Faradaysches Gesetz).

Das zweite Faradaysche Gesetz besagt, dass sich die elektrochemischen Äquivalente k (abgeschiedene Masse pro Ladungseinheit) zueinander verhalten wie die Äquivalentmassen (Molmasse M geteilt durch die Wertigkeit z) der Elemente.

Beide Gesetze lassen sich sehr anschaulich mit dem Wasserzersetzungsapparat nach Hofmann experimentell ableiten.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Ionenverbindungen, Elektrochemie, Kinetik (CT) 01852-01 Deutsch P1147500

Elektrogravimetrische Bestimmung von Kupfer

Prinzip Elektrogravimetrie ist eine wichtige analytische Methode zur quantitativen Bestimmung oder Trennung von gelösten Stoffen. Die Bestimmung erfolgt durch eine quantitative elektrolytische Abscheidung eines Elementes, normalerweise eines Metalls, oder einer seiner Verbindungen auf einer geeigneten Elektrode in einer durch Wägung bestimmbaren Form.

Aufgaben Führen Sie eine genaue elektrogravimetrische Bestimmung der Kupfermenge in einer gegebene Probelösung durch.

Lernziele

Wasserzersetzungsapparat nach Hofmann

▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Quantitative Analyse Gravimetrie Elektrolyse Überspannung Elektrodenpolarisation Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur

TESS expert Handbook Laboratory Experiments Chemistry 16504-12 Englisch P3062201

Funktion und Verwendung DURAN®, skalierte Röhren mit zwei Teflonspindelhähnen und zwei Glasverschraubungen GL 18. Besonders zur Elektrolyse von Wasser und zur quantitativen Bestimmung der dabei entstehenden Gasmengen geeignet.

Platinelektroden für Elektrogravimetrie

Vorteile Die Ausführung des Wasserzersetzungsapparates mit Schraubverbindungskappen gewährleistet eine sichere Halterung der Elektroden. Der Siliconschlauch und das Niveaugefäß ermöglichen durch Anheben oder Absenken des Niveaugefäßes den Druckausgleich eingeschlossener Gase mit dem Luftdruck und somit exaktere Messwerte.

Ausstattung und technische Daten Wasserzersetzungsapparat; 2 Schraubverbindungskappen GL 18; 2 Dichtungen GL 18/8 zum Haltern von Elektroden mit einem Durchmesser von 8 mm; 2 Dichtungen GL 18/6 zum Haltern von Elektroden mit einem Durchmesser von 6 mm; 1 Nivellierbirne mit einem Volumen von 150 ml; 1 Stativring zum Haltern der Nivellierbirne; 1 Siliconschlauch zum Verbinden der Nivellierbirne mit dem Wasserzersetzer.

Elektroden sind im Lieferumfang nicht enthalten.

Technische Daten: Breite: ca. 17 cm; Gesamtlänge: 51 cm; Länge der Skalierung: 300 mm; Skalierung: je 50 ml; Teilung: 0,2 ml Zubehör 2 x Platinelektrode in Schutzrohr, d = 8 mm (45206-00) Graphitelektroden, d = 8 mm, l = 150, 6 Stück (44513-00)

Platinelektroden für Elektrogravimetrie. Die Kathode in Form einer Netz-Elektrode und die Anode in Form einer Spiral-Elektrode.

Ausstattung und technische Daten Netz- Elektrode: Zylinder-Durchmesser: 35 mm, Netzhöhe: 50 mm, Gesamthöhe: 150 mm Spiral Elektrode: Spiraldurchmesser: 10 mm, Spiralhöhe: 70 mm, Gesamthöhe: 150 mm 45210-00

44518-00

excellence in science 198

Funktion und Verwendung

2.3 Elektrochemie 2.3.5 Galvanische Elemente, Akkumulatoren, Brennstoffzellen

Galvanische Elemente, Akkumulatoren und Brennstoffzellen Im Prinzip könnte jede galvanische Kette, bestehend aus zwei Halbzellen mit verschiedenen Potenzialen, zur Gewinnung elektrischer Energie aus einer chemischen Reaktion herangezogen werden. Für den praktischen Gebrauch eignen sich jedoch nur solche Anordnungen, die möglichst eine hohe Spannung auch bei längerer Belastung aufrechterhalten, wie bei den hier beispielhaft vorgestellten. Brennstoffzellen sind wesentliche Bestandteile einer zukünftigen nachhaltigen Energieversorgung. Diese faszinierende Technologie lässt sich auf vielfältige und eindrucksvolle Weise mit dafür geeigneten didaktisch aufbereiteten Zellen im Unterricht demonstrieren.

Leclanché-Element, zerlegbar

Zinkelektrode für Daniell-Element 06632-00 Kupferelektrode für Daniell-Element 06633-00

Tonzellen

Demonstrationsmodell eines Leclanché Elementes (Beutelelement, "Trockenbatterie"); die Elektroden sind mit 4-mm-Anschlussbuchsen versehen. Das Element wird ohne Füllung geliefert.

Spannung: ca. 1,5 V, Zinkelektrode: d = 75 mm; (Zylinder) h = 152 mm, Braunsteinelektrode: d = 50 mm? h = 100 mm, Inhalt: ca. 1 l 06637-00

Daniell-Element, zerlegbar

Poröse, unten geschlossene Tonzylinder; geeignet zum Aufbau galvanischer Zellen (Diaphragma) und zur Demonstration von Diffusionsvorgängen.

Tonzelle, porös, d = 60 mm, h = 150 mm 06631-00 Tonzelle, porös, d = 30 mm, h = 100 mm 32480-00

Brennstoffzelle, komplett

Demonstrationsmodell eines Daniell Elementes; die Elektroden sind mit 4-mm-Anschlussbuchsen versehen. Das Element wird ohne Füllung geliefert.

▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Batterie-Glas Tongefäß, porös Zinkelektrode (Zylinder): d = 75 mm? h = 152 mm Kupferelektrode (Stab): 145 mm x 42 mm x 18 mm (alle Teile auch einzeln erhältlich) Spannung: ca. 1,1 V Gefäß-Inhalt: ca. 1 l

Geeignete Füllung: Kupfersulfatlösung (CuSO4) 10%ig und Zinksulfatlösung (ZnSO4) 10%ig Zubehör ▪ Kupfer(II)sulfat Pentahydrat, 250 g (30126-25) ▪ Zink(II)sulfat Heptahydrat, 250 g (30249-25) ▪ Wasser, destilliert, 5 l (31246-81) Daniell-Element, zerlegbar 06631-88 Batterie-Glas 06630-00 Tongefäß, porös, d = 60 mm, h = 150 mm 06631-00

Didaktische Brennstoffzelle, aus Einzelteilen zusammensetzbar, so dass alle mitwirkenden Komponenten erkennbar sind. Grundausstattung zur Durchführung von Versuchen zur chemoelektrischen EnergieDirektumwandlung aus Wasserstoff.

Bestehend aus: Kammer mit Deckel für Brennstoffzelle (44536-10); Trennwand aus Schaumstoff (44536-02); Elektrode aus Nickeldrahtnetz, 2x (44532-00); Gasverteilungsrohr, 2x (44455-00); Gummistopfen, 2x (39260-02).

Brennstoffzelle, komplett 44536-88 Kammer mit Deckel für Brennstoffzelle 44536-10 Trennwand aus Schaumstoff, 5 Stück 44536-02 Gummistopfen 31/38, 2 x Bohrung 7 mm 39260-02 Elektrode, Nickeldrahtnetz 44532-00 Gasverteilungsrohr 44455-00

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 199

2.3 Elektrochemie 2.3.5 Galvanische Elemente, Akkumulatoren, Brennstoffzellen

Wasserstoff-Technologie

PEM-Brennstoffzelle

Brennstoffzellen, Elektrolyseure und Solar Wasserstofftechnologie sind wesentliche Bestandteile einer zukünftigen, nachhaltigen Energieversorgung zur Umwelt- und Ressourcenschonung unter Beibehaltung des heutigen Lebensstandards. Reines Wasser wird zur Energiespeicherung mit Hilfe regenerativer Energien elektrolytisch in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt. Bei der Rückumwandlung der Gase in einer Brennstoffzelle entstehen Strom, Wärme und Wasser. Durch den konsequenten Einsatz der Membrantechnologie (PEM = Proton Exchange Membrane) in den Demonstrationssystemen wird auf den Einsatz ätzender Flüssigkeiten vollständig verzichtet und ausschließlich destilliertes Wasser verwendet.

• • • •

moderne Technologie mit protonentransportierender Membran (PEM = Proton Exchange Membran = Protonen-Austausch-Membran) keine ätzenden Lösungen; destilliertes Wasser genügt auch für den Betrieb des Elektrolyseurs sicheres Experimentieren der Elektrolyseur kann mit Solarstrom betrieben werden

Funktionsweise einer PEM Brennstoffzelle

Die PEM (Proton-Exchange-Membrane)-Technologie ist der von Automobil- und Blockheizkraftwerk-Herstellern favorisierte Brennstoffzellentyp. Im hier gezeigten Demonstrationsaufbau wird Wasserstoff in klassischer Weise in einem Gasentwickler durch die Reaktion von Salzsäure mit Zink erzeugt und zum Reinigen durch destilliertes Wasser geleitet. In der PEM-Brennstoffzelle wird er dann mit Sauerstoff (aus der Luft) direkt zu Wasser und elektrischer Energie umgesetzt. Mit dieser von der Brennstoffzelle erzeugten elektrischen Energie wird ein kleiner Motor angetrieben. Der Vorteil des hier gezeigten Aufbaus ist, dass zur Erzeugung des Wasserstoffs keine externe Stromversorgung (Elektrolyse) oder ein Druckgasbehälter benötigt wird. Man kann jederzeit ohne viel Aufwand gerade soviel Wasserstoff produzieren, wie benötigt wird.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Komplettversuche (CET) 01855-01 Deutsch P1312000

PEM-Brennstoffzelle-Kit, zerlegbar

Eine PEM Brennstoffzelle besteht aus einer dünnen protonenleitfähigen Membran (PEM = Protone Exchange Membrane) und den auf beiden Seiten aufgebrachten Elektroden mit Katalysatormaterial.

Chemische Energie in Form von Wasserstoff und Sauerstoff wird in elektrische Energie umgewandelt. Anstelle von reinem Sauerstoff kann auch Luft verwendet werden.

Der an die Anode geführte gasförmige Wasserstoff wird oxidiert, er zerfällt durch die katalytische Wirkung der Elektrode (z. B. Platin) in H+-Ionen (Protonen) und Elektronen. Die H+Ionen gelangen durch die protonenleitfähige Membran auf die Kathodenseite. Die Elektronen wandern durch den geschlossenen äußeren Stromkreis zur Kathode.

Der an der Kathode zugeführte gasförmige Sauerstoff wird reduziert, wobei zusammen mit den H+-Ionen und Elektronen Wasser gebildet wird.

Versorgung mit Wasserstoff: Druckdosen, Gasentwickler (z. B. Wasserstoffentwicklung durch Umsetzung von Zink mit Salzsäure) oder Metallhydridspeicher (Speicherung von Wasserstoff in Metallen).

Am einfachsten ist die Versorgung der PEM Brennstoffzellen mit Wasserstoff und Sauerstoff durch PEM Elektrolyseure, die für ihren Betreib nur destilliertes Wasser benötigen. Damit können entweder Gasspeicher gefüllt oder die PEM Brennstoffzelle direkt mit einem kontinuierlichen Gasstrom versorgt werden.

excellence in science 200

Funktion und Verwendung PEM-Brennstoffzelle mit protonenleitfähiger Membran zur Erzeugung von elektrischer Energie aus Wasserstoff und Sauerstoff.

Ausstattung und technische Daten ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Zur Demonstration des Aufbaus ist die Zelle in ihre Einzelkomponenten zerlegbar.

Elektrodenfläche: 16 cm².

Leistung: 0,6 W. Leerlaufspannung: 0,9 V. Maße (mm): 80 x 80 x 24.

06746-00

2.3 Elektrochemie 2.3.5 Galvanische Elemente, Akkumulatoren, Brennstoffzellen

Kennlinie und Wirkungsgrad von PEMBrennstoffzelle und PEM-Elektrolyseur

PEM-Elektrolyseur

Prinzip: In einem PEM-Elektrolyseur besteht der Elektrolyt aus einer für Protonen durchlässigen Membran und Wasser (PEM = ProtonExchange-Membrane). Wenn eine Spannung angelegt wird, werden Wasserstoff und Sauerstoff gebildet. Die PEM-Brennstoffzelle erzeugt elektrische Energie aus Wasserstoff und Sauerstoff. Die elektrischen Eigenschaften des Elektriseurs und der Brennstoffzelle können mit Hilfe einer aufgenommenen Strom-Spannungs-Kennlinie betrachtet werden. Um den Wirkungsgrad zu bestimmen, werden die erzeugten Gase in kleinen Gasometern gesammelt. Es können dann die Gasmengen, die erzeugt oder verbraucht werden, einfach bestimmt werden.

Funktion und Verwendung PEM-Elektrolyseur mit protonenleitfähiger Membran zur Erzeugung von Wasserstoff und Sauerstoff nur durch Elektrolyse von Wasser (keine Gefahr durch ätzende Laugen).

Ausstattung und technische Daten ▪

Aufgabe: 1.

2.

3.

4.

Nimm die charakteristische Kennlinie des PEM-Elektriseur auf.

Nimm die charakteristische Kennlinie der PEM-Brennstoffzelle auf.

Bestimme den Wirkungsgrad der PEM-Elektrolyseeinheit.

Bestimme den Wirkungsgrad der PEM-Brennstoffzelle.

Lernziele: ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Elektrolyse Elektroldenpolarisation Zersetzungsspannung Galvanisches Element Faradaysche Gesetze

▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Elektrolyseur und Vorratsbehälter für destilliertes Wasser auf Grundplatte 4-mm-Anschlussbuchsen mit Verpolungsschutz Elektrodenfläche: 16 cm² Leistung: 2 W Betriebsspannung: 1,7...2 V Grundplatte: 200 mm x 130 mm

06748-00

PEM Experimentierlabor junior mit Elektrolyseur, Brennstoff- und Solarzelle sowie deutschem Handbuch

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Physics 16502-32 Englisch P2411100

PEM-Brennstoffzelle

PEM-Brennstoffzelle mit protonenleitfähiger Membran zur Erzeugung von elektrischer Energie aus Wasserstoff und Sauerstoff (oder Luft).

Brennstoffzelle montiert auf Grundplatte mit 4-mm-Anschlussbuchsen, Elektrodenfläche 16 cm², Leistung: 1,2 W, Leerlaufspannung: 0,9 V, Grundplatte: 200 mm x 130 mm.

06747-00

Experimentierkoffer bestehend aus: Elektrolyseur, Brennstoffzelle, Solarmodul und Ventilator sowie einer Widerstandsdekade, zwei Messgeräten, einer Stoppuhr, sechs Verbindungsleitungen und 250 ml destilliertem Wasser. Alle elektrischen Anschlüsse über 2-mm-Buchsen und -Kabel. Handbuch mit methodischen Anregungen und Versuchsanleitungen.

Technische Daten: Elektrolyseur: 1 W; Brennstoffzelle: 500 mW; Gasspeicher H2 / O2: je 20 cm3; Solarmodul: 2,0 V / 350 mA; Ventilator: 10 mW; Widerstandsdekade: max. 1W. 06732-01

→ Weitere Geräte und Versuche zum Thema Brennstoffzellen, finden sich in Kapitel "Brennstoffzellen" dieses Kataloges.

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 201

2.3 Elektrochemie 2.3.6 Elektrochemische Potentiale, Elektrochemische Spannungsreihe, pH-Werte

Elektrochemische Potentiale, Elektrochemische Spannungsreihe, pH-Werte In der elektrochemischen Spannungsreihe sind alle Stoffe so geordnet, dass der in der Reihe höher stehende Stoff in einem Redoxsystem Elektronen an den tiefer stehenden Stoff abgeben würde. Man kann also der Spannungsreihe entnehmen, welcher Stoff welchen oxidiert bzw. reduziert. Die in der Spannungsreihe angegebenen Potentiale wurden mit Hilfe der Potentialmessung galvanischer Elemente bestimmt, wobei als Bezugspunkt für die Messungen die Normalwasserstoffelektrode benutzt wird. Das Potential dieser Elektrode wurde nach einem Vorschlag von Walter Nernst mit Null definiert. Die Abhängigkeit des Potentials von der Konzentration des betreffenden Ions nutzt man zur Bestimmung von pH-Werten, die einen Spezialfall der Messung elektrochemischer Potentiale darstellen.

Der Wasserstoff in der Redoxreihe - NormalWasserstoffelektrode

pH-Meter, digital, Demo

Funktion und Verwendung Mit dem Gefäß für Halbzellen lässt sich in einfacher Weise eine Normalwasserstoffelektrode aufbauen. Über das Ansatzrohr kann diese dann mit einer zweiten Halbzelle verbunden und die Spannung dieses Elementes gemessen werden. Die Messung des elektrochemischen Potentials sollte dabei stromlos geschehen, weshalb das pH-Meter dafür, aufgrund seines extrem hohen Innenwiderstandes, sehr gut geeignet ist.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Ionenverbindungen, Elektrochemie, Kinetik (CT) 01852-01 Deutsch

Das Gerät dient zur Messung von pH-Wert, Potenzial, Temperatur und pX-Wert (mit ionenselektiven Elektroden).

Vorteile ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

P1148400

20 mm hohe 4-stellige LED-Anzeige automatische Einheitenanzeige Temperaturkompensation manuell oder automatisch mit Temperatursonde freie Wahl der Pufferlösungen zur Kalibrierung der pH-Sonde übersichtliche Folientastatur 20 Speicherplätze für Messdaten; bleiben nach Abschalten erhalten RS232-Schnittstelle zur Darstellung bzw. Auswertung am Computer

Ausstattung und Technische Daten pH/pX

Zelle mit Wasserstoffelektrode

▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Messbereich: 0 ...14 pH bzw.pX Auflösung: 0,01 pH bzw.pX / Genauigkeit: ±0,01 pH bzw.pX Sondenanschluss: DIN-Buchse Spannung (Potential)-Messbereich: -2000 ... +2000 mV Auflösung: 1 mV / Genauigkeit: ±0,1 %

Temperatur ▪ ▪ ▪ ▪

Set zum Aufbau einer Normal-Wasserstoffelektrode, bestehend aus: ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Gefäß für Halbzelle, SB 29 Platinelektrode in Schutzrohr, d = 8 mm Glasröhrchen mit Haken, l = 160 + 15 mm Tonstifte, d = 8 mm, 5 Stück Siliconschlauch, di = 7 mm Gummistopfen, SB 29, 3 Bohrungen 7 mm

44452-88

excellence in science 202

Messbereich: 0... 100 °C Auflösung: 0,1 °C / Genauigkeit: ±0,5 °C Sondentyp: Pt 1000 Eingangswiderstand: 1 Tera-Ohm

pH-Elektrode, Kunststoff, gelgefüllt, DIN-Stecker 18450-00 pH-Elektrode, Glas, nachfüllbar, DIN-Stecker 18452-00 pH-Elektrode, nachfüllbar, l = 300 mm, DIN-Stecker 18456-00 Temperatur-Sonde Pt1000 13702-01 pH-Meter, digital, Demo 13702-93 Software pH-Messgerät-DEMO 14408-61

2.3 Elektrochemie 2.3.6 Elektrochemische Potentiale, Elektrochemische Spannungsreihe, pH-Werte

Kartoffeluhr

Salzbrücke DURAN®, mit einer Elektrolytlösung gefüllt dient sie zur Verbindung zweier galvanischer Halbzellen, als Verschluss und Diaphragma können Pfropfen aus Filterpapier, die in die Rohrenden gestopft werden, oder Tonstifte, die mit einem Stück Schlauch am Glasrohr befestigt werden, dienen; obere Öffnung mit Blindtülle verschließbar.

Blindtüllen, 20 Stück Aus schwarzem Gummi; dienen als Verschluss von Röhrchen mit einem Außendurchmesser von 8 mm, wie z. B. Anschlussrohre von Gasspritzen, Glasröhrchen, Glasoliven etc. Sie können auch als Septen verwendet werden, um dann mit Hilfe einer Spritze mit Kanüle Gase oder Flüssigkeiten aus einer damit verschlossenen Apparatur abzusaugen oder hineinzuspritzen.

Funktion und Verwendung Überraschen Sie Ihre Schüler mit dieser LCD-Uhr, die mit Kartoffeln oder anderen Pflanzen als Energiequelle arbeitet. Dies ist eine ideale Demonstration einer elektrochemischen Zelle. Alles was Sie machen müssen, ist den mitgelieferten Zink- und Kupferstreifen anzuschließen, damit die Uhr die Stunden, Minuten, Sekunden, und das Datum anzeigt.

Gefäß für Halbzelle, NS 29 44452-00 Salzbrücke 37684-00 Tonstifte, d = 8 mm, l = 15 mm, 2 Stück 32486-00 Blindtüllen (Gummikappen), 20 Stück 02615-03

Die Spannungsreihe der Metalle

Ausstattung und technische Daten ▪ ▪

Das Set enthält eine Anleitung.

Maße: 19,1 x 7,9 x 6,2 cm

89012-00

Zubehör zum Aufbau galvanischer Elemente

Der Charakter eines Metalles wird weitgehend davon bestimmt, wie leicht es sich oxydieren, d. h. in positiv geladene Ionen (Kationen) überführen lässt. Metalle, die sich leicht oxidieren lassen, bezeichnet man als unedle Metalle und solche, die sich schwer oxidieren lassen, als edle Metalle.

Gefäß für Halbzelle, SB 29 Mit Hahn und seitlichem Ansatzrohr; zum Aufbau von galvanischen Elementen (z. B. Standardwasserstoffelektrode); kann über einen mit Elektrolytlösung getränkten Tonstift als Diaphragma leitend mit einer zweiten Halbzelle verbunden werden. Der Tonstift befindet sich dabei in einem verbindenden Stückchen Siliconschlauch.

Tonstifte, d = 8 mm, 2 Stück zur Verbindung der Gefäße für Halbzelle (44452-00) oder als Verschluss für Salzbrücke (37684-00); die Tonstifte müssen vor Verwendung gründlich mit Elektrolytlösung (z. B. KClLösung) getränkt werden.

Werden Metalle nach ihrer Oxydierbarkeit, d. h. nach ihrem Bestreben, positiv geladene Ionen zu bilden, geordnet, so ergibt sich aus dieser Auflistung die so genannte Spannungsreihe der Metalle.

In dieser Reihe stehen die unedleren Metalle jeweils links von den edleren Metallen. Daher verdrängt jedes Metall die in der Spannungsreihe rechts von ihm stehenden Metalle aus den Lösungen ihrer Salze. Taucht ein Metall in eine Lösung ein, die Kationen dieses Metalls enthält, so baut sich zwischen dem Metall und der Lösung eine Spannung auf. Verbindet man eine derartige Halbzelle mit einer zweiten Halbzelle elektrisch leitend, ohne dass ein Stoffaustausch möglich ist, so kann man mit einem Spannungsmesser die Spannungsdifferenz, die sich zwischen diesen beiden Halbzellen aufbaut, messen. Misst man dann, wie bei dem hier beschriebenen Versuch, verschiedene derartiger Metall/Metallionen-Halbzellen gegen eine Halbzelle, die nicht verändert wird, so kann man aufgrund der gemessenen Spannungen, die Metalle in die Spannungsreihe einordnen.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie / Biologie Handbuch Cobra3 (C3BT) 01320-01 Deutsch P1331900

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2.3 Elektrochemie 2.3.6 Elektrochemische Potentiale, Elektrochemische Spannungsreihe, pH-Werte

Nernstsche Gleichung

pH-Messung

Prinzip Die Nernstsche Gleichung gibt an, wie das elektrische Potential einer Elektrode, die sich in Kontakt mit einer Ionenlösung befindet, von den Konzentrationen (genauer gesagt, Aktivitäten) dieser Ionen abhängt. Die Gleichung kann experimentell verifiziert werden, in dem man eine elektrochemische Zelle aus einer inerten Indikatorelektrode, die mit einer geeignete Referenzelektrode gekoppelt wird, verwendet. Das Potential der Indikatorelektrode und somit die EMK dieser Zelle wird bei unterschiedlichen Zusammensetzungen der Elektrolytlösung bestimmt.

Aufgaben Messen Sie mit einer Ag(s) | AgCl(s) | Cl--Elektrode als Referenzelektrode das Potential einer Platinelektrode, die in Lösungen bekannter Konzentrationen der Eisen(ll)- und Eisen(lll)-Komplexionen [Fe(CN)6]4 - und [Fe(CN)6]3- eintaucht.

Lernziele Elektrodenpotential und deren Konzentrationsabhängigkeit, Redoxelektroden, elektrochemische Zellen Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Chemistry 16504-12 Englisch P3060901

Prinzip Die Richtung, die Reaktionsgeschwindigkeit und die Gleichgewichtslage von vielen chemischen Reaktionen werden stark von der Konzentration oder genauer von der Aktivität der Wasserstoffionen (aH+) in der Lösung beeinflusst. Die Bestimmung der genauen Ionenaktivität der Wasserstoffionen ist daher von großer Bedeutung.

Da die Wasserstoffionenaktivität aH+ über mehrere Größenordnungen variieren kann, wurde die pH-Skala eingeführt (pH vom lateinischen 'pondus hydrogenii'). Die bedeutendste und am meisten benutzte Methode den pH-Wert von Lösung zu bestimmen erfolgt mit ionenselektiven Elektroden die auf die Ionenaktivität der Wasserstoffionen reagieren. In bestimmten Situationen kann auch eine einfachere und direkte Methode benutzt werden: die Verwendung von pH-Indikatoren.

Aufgaben 1.

Automatische Titration von Haushaltsessig (mit Cobra3 Chem-Unit)

2.

3.

Kalibrieren Sie die folgenden pH-empfindlichen Elektroden in Pufferlösungen mit bekannten Konzentrationen: ▪ die Glaselektrode ▪ die Antimonelektrode ▪ die Chinhydronelektrode Mit diesen kalibrierten Elektroden messen Sie den pH-Wert einer unbekannten Lösung.

Vergleichen und bewerten Sie die mit den drei pH-empfindlichen Elektroden erhaltenen Ergebnisse .

Benutzen Sie die Glaselektrode zur Bestimmung des pH-Bereichs in dem die folgenden Indikatoren die Farbe wechseln: ▪ Methylorange ▪ Bromthymolblau ▪ Phenolphthalein Vergleichen Sie die Eignung der drei Indikatoren für verschiedene Arten von Säure-Base-Titration.

Der Essigsäuregehalt von Haushaltsessig lässt sich durch eine Titration mit einer Natronlauge-Maßlösung auf einfache Weise bestimmen. Durch die Verwendung einer Motorkolbenbürette, die von der Software und der Cobra3-CHEM-UNIT gesteuert wird, erhält man dabei auf bequeme Art sehr exakte Werte.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie / Biologie Handbuch Cobra3 (C3BT) 01320-01 Deutsch P1370640

▪ ▪ ▪ ▪

Potentiometrische Bestimmung des pH -Wertes Glaselektrode pH-Indikatoren Säure-Base-Titrationen Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur

TESS expert Handbook Laboratory Experiments Chemistry 16504-12 Englisch P3061501

excellence in science 204

Lernziele

2.3 Elektrochemie 2.3.6 Elektrochemische Potentiale, Elektrochemische Spannungsreihe, pH-Werte

Motorkolbenbürette, universal, 50 ml

Steuerkabel, Cobra3 / Motorkolbenbürette

Dienen zum Anschluss der Motorkolbenbürette (36499-93) an die Cobra3-Interfaces.

Das Kabel für die BASIC-UNIT besitzt einen 9poligen SubD-Stecker (Cobra3) und einen MiniDIN-Stecker (Kolbenbürette).

Das Kabel für die CHEM-UNIT besitzt ein 4mm-Steckerpaar (Cobra3) und einen MiniDIN-Stecker (Kolbenbürette).

Steuerkabel, Cobra3 CHEM-UNIT/Motorkolbenbürette 36501-01 Steuerkabel, Cobra3 BASIC-UNIT/Motorkolbenbürette 36501-03

Set Automatische Titration mit Cobra3 Chem-Unit

Funktion und Verwendung Zur gleichmäßigen Dosierung und reproduzierbaren Titration; mikroprozessorgesteuert, mit Fernbedienung. Mit der Kolbenbürette können bei geringstem Platzbedarf alle gebräuchlichen Titrationen, Dosierungen, sowie inkrementelle Dosierungen durchgeführt werden.

Die sehr einfache menügesteuerte Bedienerführung über das Display ermöglicht ein unkompliziertes Arbeiten.

Vorteile Das genau arbeitende Dosiersystem mit dem Präzisions-Glaszylinder aus DURAN® sorgt in Verbindung mit dem spielfreien Motor-SpindelAntrieb für exakte Ergebnisse beim Dosieren und Titrieren. Für alle Teile, die mit den Titrier- und Dosierlösungen in Kontakt kommen, werden nur chemisch resistente Materialien verwendet.

Ausstattung und technische Daten ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Bürettenvolumen: 50 ml Glaszylinder: DURAN®, mit durchsichtigem, braun eingefärbtem Schutzmantel Anzeige: LCD Matrix (64 x 128 Pixel) mit Hintergrundbeleuchtung; Kontrast einstellbar Volumenanzeige: 5 Vorkomma und 2 Nachkommastellen Anzeigegenauigkeit: 0,01 ml Dosiergenauigkeit: ± 0,15 %, bezogen auf das Gesamtvolumen, gemäß DIN 12 650, Teil 5 Leistungsaufnahme: 18 VA Anschlussspannung: 230 V~ Maße B x T x H (mm): 135 x 310 x 205

Zubehör Zum Anschluss an das Cobra3-Interface wird zusätzlich benötigt: ▪ ▪

Steuerkabel, Basic-Unit/Motorbürette (36501-03); zum Anschluss der Bürette an die Cobra3Basic-Unit Steuerkabel, Chem-Unit/Motorbürette (36501-01); zum Anschluss der Bürette an die Cobra3Chem-Unit

36499-93

Funktion und Verwendung Mit diesem Geräteset können Titrationen vollständig automatisiert durchgeführt werden, wie z. B. quantitative Analysen, Konzentrationsbestimmungen, Bestimmung von Dissoziationskonstanten schwacher Basen und Säuren u.v.a.m.

Vorteile Das Set zeichnet sich durch seinen didaktisch klaren und übersichtlichen Aufbau aus: ▪ ▪ ▪ ▪

alle Systemkomponenten gut sichtbar schnell durchführbar genaue, reproduzierbare Ergebnisse da die Messwerte mit einem Interface aufgezeichnet werden, können die Titrationskurven dargestellt werden

Ausstattung und technische Daten Es wird komplett mit Stativmaterial und Kleinteilen geliefert: ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Cobra3-Chem Unit Software measure pH-Elektrode teflongemantelter Temperaturfühler Motorkolbenbürette Magnetrührer Kleinteile CD mit Literatur

Zubehör Leitfähigkeits-Sonde zur Aufzeichnung von Leitfähigkeitstitrationen 43040-88

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2.3 Elektrochemie 2.3.6 Elektrochemische Potentiale, Elektrochemische Spannungsreihe, pH-Werte

Set pH- Titration mit Tropfenzähler und Cobra3 ChemUnit

▪

Messbereich: -200..+1200 °C

pH (12630-00 / 12631-00): ▪ ▪

Messbereich: 0...14 pH Auflösung: 0,01 pH

Potenzial (12630-00): ▪ ▪

Messbereich: -2000..+2000 mV Auflösung: 0,1 mV

Potenzial (12631-00): ▪ ▪

Messbereich: -700..+700 mV Auflösung: 0,1 mV

→ detailliert Beschreibung der Sensor-Units in Kapitel 1 unter Cobra4 Cobra4 Sensor-Unit Chemistry, pH und 2 x Temperatur NiCr-Ni 12630-00 Cobra4 Sensor-Unit pH, BNC-Anschluss 12631-00 Funktion und Verwendung Mit diesem Geräteset können Titrationen durchgeführt werden, bei denen das Volumen an zugegebenen Reagenz mit einem Tropfenzähler bestimmt. Diese Art der Zugabe ist schneller und bequemer als eine rein manuelle Zugabe. Durchführbare Messungen sind z. B. quantitative Analysen, Konzentrationsbestimmungen, Bestimmung von Dissoziationskonstanten schwacher Basen und Säuren u.v.a.m.

Handmessgerät pH/Potenzial, Cobra4 Mobile-Link

Vorteile Das Set zeichnet sich durch seinen didaktisch klaren und übersichtlichen Aufbau aus: Geringe Kosten, für den Schüler leicht nachvollziehbar, schnell durchführbar. Da die Messwerte mit einem Interface aufgezeichnet werden, können die Titrationskurven dargestellt werden.

Ausstattung und technische Daten Es wird komplett mit Stativmaterial und Kleinteilen geliefert:

Funktion und Verwendung

Cobra3 Chem-Unit, Software measure, pH-Elektrode, teflongemantelter Temperaturfühler, Tropfenzähler, Magnetrührer, Kleinteile, CD mit Literatur.

Die Kombination aus Cobra4 Mobile-Link und Cobra4 Sensor-Unit Chemistry, pH und 2 x Temperatur NiCr-Ni ist ideal zur gleichzeitigen Messung von pH-Werten, Potenzialen und bis zu 2 Temperaturen.

Der Cobra4 Mobile-Link ist ein modernes und leistungsfähiges Handmessgerät zur mobilen Datenerfassung, an das alle Cobra4 SensorUnits durch einen sicheren Steck-Rast-Verschluss angeschlossen werden können.

Zubehör Leitfähigkeits-Sonde zur Aufzeichnung von Leitfähigkeitstitrationen 43050-88

Cobra4 Sensor-Units für pH- und Potentialmessung

Der Cobra4 Mobile-Link lässt sich dadurch optimal einsetzen bei: ▪ Schülerexperimenten ohne Computer (als Digital-Multimeter für zahlreiche Messgrößen) ▪ Freiland-Experimenten mit Schülergruppen, an Projekttagen, Ausflügen, Wandertagen etc.

Ausstattung und technische Daten Temperatur: ▪

Messbereich: -200..+1200 °C

pH : Funktion und Verwendung Die Cobra4 Sensor-Unit Chemistry, pH und 2x Temperatur NiCr-Ni und die Sensor-Unit pH sind ein microcontroller gesteuerte Messaufnehmer für pH-, Potenzial- und Temperatur-Messungen (nur 12630-00).

Vorteile ▪

Die Sensor-Unit kann an den Cobra4 Wireless-Link, das Cobra4 Mobile-Link oder den Cobra4 USB-Link durch einen sicheren und zuverlässigen Steck-Rast-Verschluss angeschlossen werden.

Ausstattung und technische Daten Temperatur (12630-00):

excellence in science 206

▪ ▪

Messbereich: 0...14 pH Auflösung: 0,01 pH

Potenzial: ▪ ▪

Messbereich: -2000..+2000 mV Auflösung: 0,1 mV

12739-00

→ Detaillierte Informationen zu Cobra4-Geräten finden Sie in der Systemübersicht - Cobra4.

2.3 Elektrochemie 2.3.6 Elektrochemische Potentiale, Elektrochemische Spannungsreihe, pH-Werte

Zubehör für Handmessgerät pH/Potenzial

pH-Elektroden mit DIN-Stecker

Alle genannten Sensoren und sonstigen Zubehörteile sind nicht im Lieferumfang des Handmessgerätes pH/Potential enthalten und müssen gesondert bestellt werden. pH-Elektrode, Kunststoff, nachfüllbar, BNC-Stecker 46266-10 pH-Elektrode, Kunststoff, nachfüllbar, BNC-Stecker 46266-15 pH-Elektrode, Glas, nachfüllbar, BNC-Stecker 46268-10 pH-Elektrode, Kunststoff, Gelfüllung, BNC-Stecker 46265-15 Platin-Redox-Elektrode, Kunststoff, Gelfüllung, BNC-Stecker 46267-10 Adapter, BNC-Stecker/4 mm-Sicherheitsbuchsen 07542-26 Silberchlorid-Bezugselektrode, nachfüllbar, 4-mm-Stecker 18475-00 Platinelektrode in Schutzrohr, d = 8 mm 45206-00 Thermoelement, NiCr-Ni, Mikromantel, -50...1100°C 13615-01 Thermoelement, NiCr-Ni, -50...500°C 13615-02 Tauchfühler, NiCr-Ni, Edelstahl, -50...400°C 13615-03 Oberflächenfühler, NiCr-Ni, -50...300°C 13615-04 Tauchfühler NiCr-Ni, Teflon, 200°C 13615-05 Puffertabletten, pH 4,00, 100 Stück 30281-10 Puffertabletten, pH 7,00, 100 Stück 30282-10 Puffertabletten, pH 10,00, 100 Stück 30283-10

pH-Einstabmessketten Bei der potentiometrischen pH-Messung wird die Spannung (der Potenzialunterschied) zwischen zwei Einzelelektroden gemessen.

Die Messelektrode ändert ihr Potenzial dabei in Abhängigkeit vom pH-Wert der jeweiligen Messlösung. Die Bezugselektrode hingegen liefert unabhängig von der Zusammensetzung und dem pH-Wert der Messlösung stets ein konstantes Potenzial. Als Messelektrode für die pH-Messung werden sogenannte Glaselektroden mit einer Membran aus einem pH-sensitiven Spezialglas verwendet.

Bezugselektroden sind entweder mit einem flüssigen Elektrolyten oder mit einem weitestgehend wartungsfreien Gelelektrolyten gefüllt und besitzen als Verbindung zur Messlösung hin ein Diaphragma. Heutzutage werden fast nur noch Einstabmessketten verwendet, bei denen die Messelektrode und die Bezugselektrode in einer Baueinheit vereint sind. Diese Einstabmessketten sind mit unterschiedlichen Anschlusssteckern erhältlich, wobei der sogenannte DIN-Stecker und der BNC-Stecker am häufigsten verwendet werden.

Diese pH-Einstabmessketten bestehen aus einer Glaselektrode und einer Silber/Silberchlorid Bezugselektrode mit fest angeschlossenem Kabel mit DIN-Stecker. pH-Elektrode, Glas, nachfüllbar, DIN-Stecker (18452-00).

Diese pH-Einstabmesskette eignet sich für alle Laboranwendungen und zeichnet sich durch einen geringen Wartungsaufwand auf. Die Bezugselektrode ist mit einem nachfüllbarem Elektrolyt ausgestattet.

▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Ausführung: Elektrode mit Glasschaft und Zylindermembran Schaft-Durchmesser: 12 mm Schaft-Länge: 120 mm Messbereich: 0...14 pH Kettennullpunkt: pH = 7 Temperaturbereich: 5...+80°C Kabel-Länge: 1 m

pH-Elektrode, Kunststoff, gelgefüllt, DIN-Stecker (18450-00).

Diese pH-Einstabmesskette mit schwarzem Kunststoffschaft zeichnet sich durch ihre robuste Ausführung aus und wird daher besonders in Verbindung mit Feld oder Handmessgeräten bevorzugt. Durch ihren Gelelektrolyt ist sie wartungsarm.

▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Ausführung: Elektrode mit Kunststoffschaft und Zylindermembran Schaft-Durchmesser: 12 mm Schaft-Länge: 120 mm Messbereich: 0...14 pH Kettennullpunkt: pH = 7 Temperaturbereich: 5...+80°C Kabel-Länge: 1 m

pH-Elektrode, Glas, nachfüllbar, l = 300 mm, DIN-Stecker (18456-00).

Diese pH-Einstabmesskette eignet sich aufgrund des besonders langen Schaftes vor allem für Messungen in tiefen Gefäßen. Die Bezugselektrode ist mit einem nachfüllbarem Elektrolyt ausgestattet.

▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Ausführung: Elektrode mit Glasschaft und Zylindermembran Schaft-Durchmesser: 12 mm Schaft-Länge: 300 mm Messbereich: 0...14 pH Kettennullpunkt: pH = 7 Temperarturbereich: 5...+80°C Kabel-Länge: 2 m

pH-Elektrode, Kunststoff, gelgefüllt, DIN-Stecker 18450-00 pH-Elektrode, Glas, nachfüllbar, DIN-Stecker 18452-00 pH-Elektrode, nachfüllbar, l = 300 mm, DIN-Stecker 18456-00

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2.3 Elektrochemie 2.3.6 Elektrochemische Potentiale, Elektrochemische Spannungsreihe, pH-Werte

pH-Elektroden mit BNC-Stecker

▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Ausführung: Elektrode mit Kunststoffschaft und Kugelmembran Schaft-Durchmesser: 12 mm Schaft-Länge: 120 mm Messbereich: 2...11 pH Kettennullpunkt: pH = 7 Temperaturbereich: 0...+80°C Kabel-Länge: 1 m

pH-Elektrode, Kunststoff, Gelfüllung, BNC-Stecker 46265-15 pH-Elektrode, Kunststoff, nachfüllbar, BNC-Stecker 46266-10 pH-Elektrode, Kunststoff, nachfüllbar, BNC-Stecker 46266-15 pH-Elektrode, Glas, nachfüllbar, BNC-Stecker 46268-10

Funktion und Verwendung Diese pH-Einstabmessketten bestehend aus einer Glaselektrode und einer Silber/Silberchlorid Bezugselektrode mit fest angeschlossenem Kabel mit BNC-Stecker. pH-Elektrode, Glas, nachfüllbar, BNC-Stecker (46268-10).

Diese pH-Einstabmesskette eignet sich für alle Laboranwendungen und zeichnet sich durch einen geringen Wartungsaufwand aus. Die Bezugselektrode ist mit einem nachfüllbaren Elektrolyt ausgestattet.

▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Ausführung: Elektrode mit Glasschaft und Kugelmembran Schaft-Durchmesser: 12 mm Schaft-Länge: 120 mm Messbereich: 0...14 pH Kettennullpunkt: pH = 7 Temperaturbereich: 5...+100°C Kabel-Länge: 1 m

pH-Elektrode, Kunststoff, gelgefüllt, BNC-Stecker (46265-15).

Diese pH-Einstabmesskette mit Kunststoffschaft zeichnet sich durch ihre robuste Ausführung und ihre allgemeine Verwendbarkeit aus.

Durch ihren Gelelektrolyt ist sie wartungsarm. Die Glasmembran der pH-Elektrode wird durch den über die Membran hinausragenden Schaft relativ gut gegen mechanische Beschädigungen geschützt.

▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Ausführung: Elektrode mit Kunststoffschaft und Kugelmembran Schaft-Durchmesser: 12 mm Schaft-Länge: 120 mm Messbereich: 0...14 pH Kettennullpunkt: pH = 7 Temperarturbereich: 5...+80°C Kabel-Länge: 1 m

pH-Elektrode, Kunststoff, nachfüllbar, BNC-Stecker (46266-10).

Diese pH-Einstabmesskette mit Kunststoffschaft zeichnet sich durch ihre robuste Ausführung und ihre allgemeine Verwendbarkeit aus. Die Bezugselektrode ist mit einem nachfüllbarem Elektrolyt ausgestattet.

Die Glasmembran der pH-Elektrode wird durch den über die Membran hinausragenden Schaft relativ gut gegen mechanische Beschädigungen geschützt.

▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Ausführung: Elektrode mit Kunststoffschaft und Kugelmembran Schaft-Durchmesser: 12 mm Schaft-Länge: 120 mm Messbereich: 2...11 pH Kettennullpunkt: pH = 7 Temperaturbereich: 0...+80°C Kabel-Länge: 1 m

pH-Elektrode, Kunststoff, nachfüllbar, BNC-Stecker (46266-15).

Diese einfache pH-Einstabmesskette mit Kunststoffschaft zeichnet sich durch ihre robuste Ausführung aus. Für ionenarme Lösungen ist sie jedoch nur bedingt einsetzbar. Die Bezugselektrode ist mit einem nachfüllbarem Elektrolyt ausgestattet. Die Glasmembran der pH-Elektrode wird durch den über die Membran hinausragenden Schaft relativ gut gegen mechanische Beschädigungen geschützt.

excellence in science 208

Platin-Redox-Elektrode, Kunststoff, Gelfüllung, BNCStecker

Diese Redox-Einstabmesskette zur Messung elektrochemischer Potenziale mit Kunststoffschaft und BNC-Stecker zeichnet sich durch ihre robuste Ausführung und ihre allgemeine Verwendbarkeit aus.

Durch ihren Gelelektrolyt ist sie wartungsarm.

Ausführung: Elektrode mit Kunststoffschaft und Platinstift, SchaftDurchmesser: 12 mm, Schaft-Länge: 120 mm, Temperaturbereich: 0...+80°C, Kabel-Länge: 1 m.

46267-10

Silberchlorid-Bezugselektrode, nachfüllbar, 4-mmStecker

Bezugselektrode ist mit einem nachfüllbaren Ag/AgCl-Elektrolyt ausgestattet und kann in Verbindung mit Messelektroden (z. B. 45206.00) für pH, Redoxpotential- und ionenselektive Messungen eingesetzt werden.

Ausführung: Elektrode mit Glasschaft und Keramikdiaphragma, Schaft-Durchmesser: 12 mm; Schaft-Länge: 120 mm, Temperaturbereich: 5...+80°C; Kabel-Länge: 1 m.

18475-00

Antimon-Elektrode, d = 10 mm, l = 120 mm

Messelektrode aus Antimon; in Verbindung mit einer Silberchlorid-Bezugselektrode (18475-00) zur pH-Messung im Bereich von pH 2,0 bis pH 9,5 geeignet.

Durchmesser: 10 mm, Länge: 120 mm, 1 m langes Festkabel mit 4-mm-Stecker.

18477-01

2.3 Elektrochemie 2.3.6 Elektrochemische Potentiale, Elektrochemische Spannungsreihe, pH-Werte

Aufbewahrung für pH-Elektroden und SilberchloridBezugselektroden

setzbar.

Glasschaft-Durchmesser: 8 mm; Glasschaft-Länge: ca. 80 mm; Gesamt-Länge: ca. 120 mm.

Platinelektrode, kurz (45207-00).

Glasröhrchen am unteren Ende mit einem Platinblech, das zum Schutz mit einem Glasrahmen umgeben ist. Die elektrische Zuleitung erfolgt über einen Draht, der im Platinblech angeschmolzen ist und am oberen Ende des Glasrohrs herausragt.

Durchmesser: 8 mm; Länge: ca. 40 mm.

Platinelektrode in Schutzrohr, d = 8 mm 45206-00 Platinelektrode, kurz 45207-00

Metallbleche (für Elektroden) pH-Elektroden (Einstabmessketten) und Silberchlorid-Bezugselektroden sollten grundsätzlich in der gleichen Lösung aufbewahrt werden, die auch in der Bezugselektrode als Bezugselektrolyt benutzt wird.

Werden sie dagegen in destilliertem Wasser oder in einer Pufferlösung aufbewahrt, so kommt es entweder zu Ionenwanderungen, oder aber Wasser aus der ungeeigneten Aufbewahrungslösung diffundiert über das Diaphragma der Elektrode in diese hinein und verdünnt dort den Bezugselektrolyten. Als Folge davon kann die Elektrode sehr träge werden und an Genauigkeit verlieren. Nach einer Austrocknung der pHMembran sollten pH-Elektroden vor einer erneuten Verwendung für einige Stunden in destilliertem Wasser regeneriert werden. Danach werden sie in einer geeigneten Aufbewahrungslösung gelagert. Als Bezugselektrolyt wird meist eine 3-molare Kaliumchlorid-Lösung verwendet. Daher sollten Einstabmessketten i. d. R. auch in einer solchen 3-molaren Kaliumchlorid-Lösung gelagert werden. Eine derartige Lagerung kann platzsparend und auslaufsicher in einer Schutzhülse mit einer GL 25/12 Verschraubung (37651-15) geschehen, wo ein Verdunsten der Aufbewahrungslösung und damit ein Austrocknen der Glasmembran unterbunden wird. Mehrere derartiger Schutzhülsen mit Elektroden können auf einfache Weise in einem Reagenzglasgestell (40569-10) aufbewahrt werden. Alternativ können pH-Elektroden auch in einer 250 ml Flasche (18481-20) mit passender Verschraubung und Aufbewahrungslösung, die von sich aus stabil und sicher stehen, gelagert werden.

Die Lieferung der Aufbewahrungsflasche (18481-20) erfolgt gefüllt mit einer 3-molaren Kaliumchlorid-Lösung. Eine Dichtung GL 25/12 und eine Verbindungskappe GL 25 liegen bei. Die Schutzhülse wird leer mit einer Dichtung GL 25/12 und einer Verbindungskappe GL 25 geliefert und muss selbst mit einer Aufbewahrungslösung gefüllt werden.

Aufbewahrungsflasche für pH-Elektroden, 250 ml, gefüllt mit 3,0 M KCl-Lösung 18481-20 Schutzhülse für Elektroden mit einem Durchmesser von 12 mm 37651-15

Zum Zuschneiden von Elektroden in der jeweils gewünschten Größe, ideal für Schülerversuche, Ersatzmaterial für Elektrochemie Messplatz 30505-88.

Metallblech, Eisen, 10 x 80 x 0,2 mm, 20 Stück 06532-00 Kupferblech, d = 0,1 mm, b = 100 mm, 100 g 30117-10 Kupfer, Blech, 0,1 mm, 250 g 30117-25 Zinkblech, 250 x 125 x 0,5 mm, 200 g 30245-20 Aluminiumblech, 1 x 20 x 200 mm, 5 Stück 31074-00 Bleiblech, d = 0,5 mm, b = 10 cm, p.A., 250 g 31116-25 Silberblech, 150 mm x 150 mm x 0,1 mm, 1 St. (ca. 25 g) 31839-04

Platinelektrode in Schutzrohr, d = 8 mm

Platinelektrode in Schutzrohr, d = 8 mm (45206-00).

Mit fester Anschlussbuchse (4 mm); passend in Gummistopfen mit 7-mm-Bohrung, sowie in Schraubverbindungskappen; in Verbindung mit einer Ag/AgCl-Bezugselektrode (Art.-Nr. 18475-00) zur Messung elektrochemischer Potenziale oder als Elektrode für Elektrolysen ein-

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2.3 Elektrochemie 2.3.6 Elektrochemische Potentiale, Elektrochemische Spannungsreihe, pH-Werte

Plattenelektroden mit Schlitz

Stabelektroden

Funktion und Verwendung Passend in Halter für zwei Elektroden (45284-01). Beschriftet mit dem chemischen Kurzzeichen für das jeweilige Material.

Funktion und Verwendung Aluminiumelektrode, 75 x 20 x 0,8 mm 07851-00 Bleielektrode, 75 x 20 x 2 mm 07852-00 Eisenelektrode, 75 x 20 x 0,5 mm 07853-00 Kupferelektrode, 75 x 20 x 0,5 mm 07854-00 Zinkelektrode, 75 x 20 x 1 mm 07855-00

Plattenelektroden

Passend in Halter für zwei Elektroden (45284-01), Kontaktbuchse für Stabelektroden (45283-00), in Stopfenbohrungen mit 7 mm Durchmesser sowie in GL-Schraubverbindungen mit entsprechendem Dichtring.

Aluminiumelektrode, d = 8 mm, l = 15 cm 45200-00 Kupferelektrode, d = 8 mm, l = 15 cm 45201-00 Bleielektrode, d = 8 mm, l = 15 cm 45203-00 Eisenelektrode, d = 8 mm, l = 15 cm 45204-00 Nickelelektrode, d = 8 mm, l = 15 cm 45205-00 Zinkelektrode, d = 8 mm, l = 140 mm 45288-02

Graphitelektroden

Funktion und Verwendung Passend in Glaströge, z. B. 06620-00, 34568-01 und in Halter für Platten-Elektroden 06618-00. Beschriftet mit dem chemischen Kurzzeichen für das jeweilige Material.

Kohleelektrode, 76 mm x 40 mm 45211-00 Kupferelektrode, 76 mm x 40 mm 45212-00 Messingelektrode, 76 mm x 40 mm 45213-00 Zinkelektrode, 76 mm x 40 mm 45214-00 Bleielektrode, 76 mm x 40 mm 45215-00 Eisenelektrode, 76 mm x 40 mm 45216-00 Aluminiumelektrode, 76 mm x 40 mm 45217-00 Nickelelektrode, 76 mm x 40 mm 45218-00

excellence in science 210

Funktion und Verwendung Runde Graphitelektroden, passend in Halter für zwei Elektroden (45284-01), Kontaktbuchse für Stabelektroden (45283-00), in Gummistopfen mit entsprechender Bohrung sowie in GL-Schraubverbindungen mit entsprechendem Dichtring; jeweils 6 Elektroden pro Packung.

Graphitelektrode, d = 5 mm, l = 150, 6 Stück 44510-00 Graphitelektrode, d = 6 mm, l = 130, 6 Stück 44511-00 Graphitelektrode, d = 7 mm, l = 150, 6 Stück 44512-00 Graphitelektrode, d = 8 mm, l = 150, 6 Stück 44513-00

2 Chemie 2.4 Physikalische Chemie, Stoffeigenschaften

Physikalische Chemie, Stoffeigenschaften 2.4.1 2.4.2 2.4.3 2.4.4 2.4.5 2.4.6 2.4.7 2.4.8 2.4.9 2.4.10 2.4.11 2.4.12

Gase und Gasgesetze Grenzflächenspannung Viskosität Dichte und Wärmeausdehnung Schmelzpunkt, Siedepunkt, Flammpunkt Thermochemie, Kalorimetrie Elektrische Eigenschaften Brechungsindex und Drehwinkel Stöchiometrie Molmassenbestimmung Diffusion und Osmose Reaktionskinetik

212 218 220 223 228 230 236 237 239 241 245 248

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2.4 Physikalische Chemie, Stoffeigenschaften 2.4.1 Gase und Gasgesetze

Gase und Gasgesetze Gase zeigen sowohl ideales als auch reales Verhalten. Die Gesetzmäßigkeiten in diesem Verhalten von Gasen lassen sich vielfach anhand einfacher Experimente demonstrieren.

Molekülgeschwindigkeit und MaxwellBoltzmannsche Verteilungsfunktion

Vorteil Projizierbare Flachkammer mit Vibrationsbodenplatte mit Elektromotorantrieb, Deckplatte mit Führungsstange und Aufnahme für Kraftmesser, mit Dosenlibelle und Haltestiel.

Ausstattung und technische Daten Motor 12 VDC/20 W, Flachkammermaße (mm): 60 x 180 x 20, inklusive 1000 Stahlkugeln, 10000 Glaskugeln, 4 Fang- u. 1 Filterkammer.

09060-00

Gasgesetze mit dem Glasmantelsystem Prinzip Im Modellversuch mit dem Gerät zur kinetischen Gastheorie kann die Bewegung der Gasmoleküle simuliert werden und die Geschwindigkeitsverteilung der Moleküle wird durch Auffangen der Glaskugeln mit einer Registrierkammer gemessen. Die so ermittelte Geschwindigkeitsverteilung wird mit der theoretisch vorhergesagten Maxwell-Boltzmann-Verteilung verglichen.

Das Gerätesystem „Glasmantel“ bietet eine einfache und zuverlässige Möglichkeit, ein in einer Gasspritze eingeschlossenes Luftvolumen im Wasser- oder Ölbad zu temperieren. Volumen, Druck und Temperatur können verändert und die Zusammenhänge zwischen diesen Größen erarbeitet werden.

Set Gasgesetze mit Glasmantel und Cobra4

Aufgaben Miss die Geschwindigkeitsverteilung des Modellgases und vergleiche das Ergebnis mit dem theoretischen Verhalten nach der Maxwell-Boltzmann-Verteilung.

Lernziele ▪ ▪ ▪ ▪

Kinetische Gastheorie Modellkinetische Energie Durchschnittsgeschwindigkeit Geschwindigkeitsverteilung Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur

TESS expert Handbook Laboratory Experiments Chemistry 16504-12 Englisch P3010101 Funktion und Ausstattung

Gerät zur kinetischen Gastheorie

Vollständige Gerätezusammenstellung um komfortabel mit der Cobra4 Sensor-Unit Thermodynamics und dem Glasmantelsystem die Gasgesetze experimentell zu erarbeiten.

Vorteile Durch das Aufzeichnen der Messwerte mittels eines PCs können diese anschließend sehr einfach und schnell analysiert und graphisch dargestellt werden.

Ausstattung und technische Daten Das Set beinhaltet:

Funktion und Verwendung Kompaktgerät für quantitative und qualitative Versuche mit einem Modellgas zur Wärmebewegung, zur Verdampfung und Destillation, zur barometrischen Höhenformel sowie zum Druck-Volumen-Gesetz.

excellence in science 212

1 Cobra4 Wireless Manager, 1 Cobra4 Wireless-Link, 1 Cobra4 SensorUnit Thermodynamics, Druck absolut 2 bar und 2 x Temperatur, 1 Software measure Cobra4, Einzelplatz- und Schullizenz, 1 Glasmantel, 1 Gasspritze, 100 ml, 1 Heizgerät für Glasmantel, 1 Tauchfühler, NiCrNi, Edelstahl, -50...1000 °C. Alle nötigen Stativmaterialien und Kleinteile um die Apparatur aufzubauen und die Messungen zu den Gasgesetzen durchführen zu können.

43020-00

2.4 Physikalische Chemie, Stoffeigenschaften 2.4.1 Gase und Gasgesetze

Die drei Gasgesetze für ideale Gase

Temperatur: Messbereich: -200..+1200 °C, Auflösung: 0,1 K, Messgenauigkeit: entspricht der Genauigkeit der verwendeten Fühler Druck: Messbereich: 0...2000 hPa, Auflösung: 0,1 hPa, Messgenauigkeit: ± 0,5% Allgemein: Datendurchsatzrate: max. 5 Hz, Maße (mm): ca. 62 x 63 x 35, Gewicht: ca. 190 g

Die allgemeine Gasgleichung beschreibt den thermischen Zustand des abgeschlossenen Gases bezüglich der Zustandsgrößen Druck p, Volumen V, Temperatur T und Stoffmenge n. Man kann aus ihr drei verschiedene Gasgesetze ableiten, die das Verhalten eines Gases beschreiben, wenn eine der Zustandsgrößen konstant gehalten wird. Das Gesetz von Gay-Lussac beinhaltet die Abhängigkeit zwischen Temperatur und Volumen bei konstantem Druck. Dazu wird in diesem Experiment ein Volumen in einer Gasspritze eingeschlossen und mit Hilfe eines Wasserbades temperiert. Das Volumen kann mit Hilfe einer Skala abgelesen und währenddessen die Temperatur des Gases gemessen werden.

Cobra4 Sensor-Unit Thermodynamics, Druck absolut 2 bar und2 x Temperatur NiCr-Ni 12638-00 Cobra4 Wireless-Link 12601-00 Cobra4 Wireless Manager 12600-00 Software measure Cobra4, Einzelplatz- und Schullizenz 14550-61

Set Gasgesetze mit Glasmantel

Die Versuchsbeschreibungen finden Sie in folgender Literatur TESS und Demo advanced Handbuch Cobra4 Physik, Chemie, Biologie, Alltagsphänomene 01330-01 DEUTSCH Gesetz von Gay-Lussac P1350060 Gesetz von Amontons P1350160 Gesetz von Boyle und Mariotte P1350260

Cobra4 Sensor-Unit Thermodynamics, Druck absolut 2 bar und 2 x Temperatur NiCr-Ni

Funktion und Verwendung Mit diesem Geräteset können Experimente zu folgenden Themen durchgeführt werden: Gasgesetz von Boyle-Mariotte, Gasgesetz von Gay-Lussac, Gasgesetz von Amontons, Ermittlung molarer Massen nach der Dampfdichtemethode.

Vorteile Das Set zeichnet sich durch seinen didaktischen und leicht zu verstehenden Aufbau aus: absolut quecksilberfrei, schnell durchführbar, geringe Vorbereitungszeit, klarer und übersichtlicher Aufbau.

Ausstattung und technische Daten Es wird komplett mit Stativmaterial und Kleinteilen geliefert:

Funktion und Verwendung

Glasmantel, Gasspritze, Heizgerät, Stativmaterial, Kleinteile, CD mit Literatu.

Die Cobra4 Sensor-Unit Thermodynamics ist ein microcontroller-gesteuerter Messaufnehmer für Druck- und Temperaturmessungen.

Nicht im Lieferumfang enthalten sind Messgeräte wie Thermometer oder Manometer.

Vorteile

Zubehör Messwerterfassungs-Set mit Cobra3-Basic-Unit zur Aufzeichnung der Messwerte mit Hilfe eines PCs.

Für Temperaturmessungen kann sie mit zwei NiCr-Ni-Thermoelementen (Typ K) bestückt werden, um bis zu zwei Temperaturen und einen Wert für den absoluten Druck zu messen. Die Unit kann an den Cobra4 Wireless-Link, den Cobra4 Mobile-Link oder den Cobra4 USBLink durch einen sicheren und zuverlässigen Steck-Rast-Verschluss angeschlossen werden.

43003-88

Ausstattung und technische Daten

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2.4 Physikalische Chemie, Stoffeigenschaften 2.4.1 Gase und Gasgesetze

Messwerterfassungs-Set für das Set Gasgesetze mit Glasmantel

Demo advanced Chemie Handbuch Glasmantel (GLT)

Funktion und Verwendung Bei Experimenten zu den Gasgesetzen erlaubt dieses Set das computerunterstützte Erfassen und Auswerten von Temperatur und Druck auf komfortable und einfache Art und Weise mittels des Messwerterfassungssystems Cobra3.

Vorteile Durch das Aufzeichnen der Messwerte mittels eines PCs können diese anschließend sehr einfach und schnell analysiert und graphisch dargestellt werden.

Ausstattung und technische Daten Das Set wird komplett mit allen nötigen Kleinteilen zur Befestigung der Messmodule an den Glasgeräten des "Sets Gasgesetze mit dem Glasmantel" geliefert: Cobra3 BASIC-UNIT, USB- Netzgerät 12 VDC/2 A, Software Cobra3 Gasgesetze, Messmodul Druck, Cobra3-Messmodulkonverter, Cobra3 Temperatursensor, Kleinteile.

Beschreibung Umfassende Versuchssammlung mit 17 Experimentalbeschreibungen für das Glasmantelsystem mit unterschiedlichen Einsätzen.

Themenfelder Gasgesetze, Gasreaktionen, Molmassenbestimmung, Kalorimetrie, Gaschromatographie, Wasserdampfdestillation.

Ausstattung DIN A4 geheftet, 72 Seiten 01196-11

Gesetz von Boyle-Mariotte (mit der Cobra3 BasicUnit)

43003-30

Gesetz von Amontons

Prinzip

Das Gesetz von Amontons beschreibt die Beziehung zwischen dem Druck und der Temperatur einer abgeschlossenen Gasmenge, bei konstantem Volumen.

Aufgaben

In der in den Glasmantel eingeschlossenen Gasspritze wird ein Gasvolumen von etwa 50 ml eingeschlossen.

1.

Das Wasser im Glasmantel wird mit dem Heizgerät langsam aufgeheizt und nach jeweils einer Temperaturerhöhung von etwa 5°C schiebt man den Kolben der Gasspritze auf das Ausgangsvolumen zurück und liest die Temperatur und den Druck des Gases ab.

2.

Mit Hilfe eines Stabmagneten und eines Magnetrührstäbchens im Glasmantel kann die Heizbadflüssigkeit zur Homogenisierung der Temperaturverteilung durchmischt werden.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Glasmantel (GLT) 01196-11 Deutsch

Untersuche experimentell die Gültigkeit des Boyle-Mariotteschen Gesetzes für eine konstante Menge Gas (Luft).

Berechne, ausgehend von der daraus resultierenden Beziehung, die allgemeine Gaskonstante.

Lernziele Druck, Temperatur, Volumen, Kubischer Kompressibilitätskoeffizient, Ideale Gasgleichung, Universelle Gaskonstante, Boyle-Mariottesches Gesetz Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Chemistry 16504-12 Englisch P3011311

P1223000

excellence in science 214

Der Zustand eines Gases wird bestimmt durch Temperatur, Druck und Substanzmenge. Für den limitierten Fall idealer Gase sind diese Zustandsvariablen verbunden mit der idealen Gasgleichung. Im Fall isothermer Prozesskontrolle wird diese Gleichung zum BoyleMariotteschen Gesetz.

2.4 Physikalische Chemie, Stoffeigenschaften 2.4.1 Gase und Gasgesetze

Gase und Gasgesetze - weitere Experimente Gase zeigen sowohl ideales als auch reales Verhalten. Neben dem Glasmantelsystem, lassen sich die Gesetzmäßigkeiten im Verhalten von Gasen anhand vieler weiterer einfacher Experimente demonstrieren.

Thermische Zustandsgleichung und kritischer Punkt

Funktion und Verwendung Kompaktgerät zur quantitativen Untersuchung realer Gase in Abhängigkeit von Druck, Temperatur und Volumen.

Ausstattung und technische Daten Temperierbare Messkapillare aus Spezialglas, auf Edelstahldruckkammer mit Quecksilberfüllung, Handrad zur Druckerzeugung, Einlassventil mit Druckdosenanschluss, Auslassventil für Vakuumpumpenanschluss, demonstratives Manometer und transparenter Kunststoffzylinder mit Schlauchanschlussoliven zur Temperierung des Messvolumens, Messkapillare 0...4 ml, Teilung 0,05 ml, Druckbereich 0...50 bar, Teilung 0,5 bar, Temperaturbereich 0...55 Grad C, Maße (mm) 335 x 340 x 670.

Prinzip Eine Substanz, die unter normalen Bedingungen gasförmig ist, wird in ein variables Volumen eingeschlossen und die Variation des Drucks mit dem Volumen wird bei verschiedenen Temperaturen aufgezeichnet. Der kritische Punkt wird durch ein Diagramm der Isothermen graphisch bestimmt.

04364-10

Kondensation von Gasen durch Druckerhöhung

Aufgaben 1. Miss eine Anzahl von p-V-Isothermen von Ethan.

2. Bestimme den kritischen Punkt und die kritischen Mengen von Ethan.

3. Berechne die Konstanten der Van-der-WAALS-Gleichung, die Boyle-Temperatur, den Radius der Moleküle und die Parameter des Interaktionspotentials.

Lernziele ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Ideales Gas Reales Gas Zustandsgleichung Van-der-WAALS-Gleichung Boyle-Temperatur Kritischer Punkt Interaktionspotential Molekülradius Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur

TESS expert Handbook Laboratory Experiments Chemistry 16504-12 Englisch P3020101

Gerät zum kritischen Punkt

Gase können durch Druckerhöhung in den flüssigen Aggregatzustand überführt werden. Dies lässt sich mit Butan sehr eindrucksvoll demonstrieren, indem man eine Gasverflüssigungspumpe mit diesem Gas befüllt. Durch Hineindrücken des Kolbens in den Glaszylinder steigt der Druck in dem Gerät zunächst an. Dann bildet sich mit weiterem Hineinschieben des Kolbens zunehmend Flüssigkeit, d. h. das Gas kondensiert. Entspannt man das komprimierte Gas, indem man den Kolben in die Ausgangstellung zurückbringt, so verdampft das kondensierte Butan wieder.

Das Butan wird für diesen Versuch am zweckmäßigsten aus einem Butanbrenner (32178-00) mit Butankartusche (47535-00) entnommen.

Um das Gas in die Gasverflüssigungspumpe einzuleiten, schraubt man das Brennrohr vom Butanbrenner ab und befestigt am Gasauslass mit Hilfe einer Schlauchsicherung (40998-00) einen Schlauch (39296-00). Über diesen lässt sich das Butan dann bequem in die Gasverflüssigungspumpe einleiten.

Gasverflüssigungspumpe 08173-00 Butanbrenner Labogaz 206 32178-00 Siliconschlauch, Innen-d = 7 mm 39296-00 Schlauchsicherung für d = 10-17 mm 40998-00 Butan-Kartusche C 206 ohne Ventil, 190 g 47535-00

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2.4 Physikalische Chemie, Stoffeigenschaften 2.4.1 Gase und Gasgesetze

Gasverflüssigungspumpe

Temperaturänderung bei der Druckverflüssigung von Gasen

Funktion und Anwendung Einseitig geschlossener mit Kunststoff überzogener DURAN®-Glaszylinder; an der offenen Seite mit Außengewinde. Kolben mit Handgriff, wird mit Hilfe einer Überwurfschraube auf den Glaszylinder geschraubt. Kolben durch Stifte in der Führungsstange in verschiedenen Stellungen arretierbar. Zur Verflüssigung und anschließendem Verdampfen von Gasen.

Ausstattung und technische Daten ▪ ▪

Länge: 270 mm Durchmesser: 27 mm

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur

Zubehör Besonders gut geeignet zur Demonstration des Verhaltens von Gasen bei unterschiedlich hohen Drücken ist Butan. Dieses wird zweckmäßig mit folgendem Zubehör gehandhabt: ▪ ▪ ▪ ▪

Wenn Gase durch Kompression verflüssigt werden, geben sie Wärme an ihre Umgebung ab. Dehnen sie sich wieder aus und verdampfen, kühlen sie sich ab. Diese Eigenschaft lässt sich beispielsweise beim Betreiben von Kühlschränken ausnutzen.

Butanbrenner (32178-00) Butankartusche (47535-00) Schlauchsicherung (40998-00) Schlauch (39296-00)

TESS und Demo advanced Handbuch Cobra4 Physik, Chemie, Biologie, Alltagsphänomene 01330-01 Deutsch P7200560

Wärmekapazität von Gasen

08173-00

Druckluftfeuerzeug

Prinzip

Funktion und Verwendung Zur Demonstration der Temperaturerhöhung eines Gases (Luft) bei adiabatischer Kompression durch Entflammen einer leicht brennbaren Flüssigkeit.

Aufgaben

Ausstattung und technische Daten

Lernziele

Kunststoffüberzogener Duranglaszylinder mit eingepasstem Metallkolben mit Handgriff, Länge: 230 mm, Durchmesser: 18 mm, inklusive rutschfestem Auflageklotz (50 g), Ramsayfett und Reiniger.

Zustandsgleichungen idealer Gase, 1. Hauptsatz der Thermodynamik, universelle Gaskonstante, Freiheitsgrade, Molvolumen, isobare, isochore und adiabatische Zustandsänderungen

Zubehör

Es sind die molaren Wärmekapazitäten von Luft bei konstantem Volumen CV und bei konstantem Druck Cp zu bestimmen.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur

Zusätzlich wird benötigt: Membranfilter, d = 50 mm, 100 Stück (64907-00) 04360-00

TESS expert Handbook Laboratory Experiments Chemistry 16504-12 Englisch P3020301

excellence in science 216

Einem Gas, das sich in einem Glasgefäß befindet, wird Wärmeenergie durch eine kurzzeitig eingeschaltete elektrische Heizung zugeführt. Der Temperaturanstieg verursacht eine Druckerhöhung, die mit einem Manometer gemessen wird. Unter isobaren Bedingungen führt eine Temperatuerhöhung zu einer Volumendilatation, die an einer Gasspritze abgelesen werden kann. Die molaren Wärmekapazitäten CV und Cp werden aus der Druck- bzw. Volumenveränderung berechnet.

2.4 Physikalische Chemie, Stoffeigenschaften 2.4.1 Gase und Gasgesetze

Feinmanometer

Kolbeneudiometer für Gasreaktionen

Funktion und Verwendung Funktion und Verwendung Flüssigkeitsmanometer für Unter- und Überdruckmessungen.

Ausstattung und technische Daten Messrohr mit einstellbarem Neigungswinkel, in Plexiglasblock mit Wasserwaage sowie 2 Anschlussoliven und Haltestiel, Nullpunkteinstellung durch verschiebbare Skale, Messbereiche:- 0...2 mbar, Teilung: 0,1 mbar- 0...4 mbar, Teilung: 0,2 mbar, Skalenlänge: 140 mm, Anschlusstüllen: 5...8 mm, Stieldurchmesser: 10 mm, Stiellänge: 60 mm, Abmessungen (mm): 250 x 30 x 190.

Zubehör Gerätefüllöl, 100 g, Gummischlauch.

03091-00

Eudiometer

Das Kolbeneudiometer besteht aus einem Glaszylinder mit beweglichem Kolben und dient zur Ermittlung von Volumenverhältnissen bei explosionsartigen Gasreaktionen. Zwei 4-mm-Buchsen dienen zum Anschluss des Zündfunkengebers. Mit diesem Gerät können Gasgemische bei Zimmertemperatur zur Reaktion gebracht werden, die zu gasförmigen Reaktionsprodukten führen oder bei denen Restgasmengen der Reaktionsgase im Zylinder verbleiben (z. B. Gemische aus Luft und Wasserstoff, aus Kohlenmonoxid und Sauerstoff). Die Gasgemische werden einfach mittels einer Injektionsspritze in das Eudiometer injiziert. Die Zündung des Gasgemisches erfolgt dann problemlos und sicher mit Hilfe des Zündfunkengebers. Wird das Kolbeneudiometer in den Glasmantel montiert, so lassen sich auch die Volumenverhältnisse von Gasreaktionen bei anderen Temperaturen als Zimmertemperatur untersuchen, wie etwa die Reaktion eines stöchiometrischen Gemisches aus Wasserstoff und Sauerstoff bei über 100°C. → Mehr über das Glasmantelsystem finden Sie im Kapitel 2.1 02611-00

Das Volumengesetz von Gay-Lussac

Funktion und Verwendung Das Eudiometer ermöglicht die Untersuchung der Volumenverhältnisse bei der Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff. In das in eine pneumatische Wanne gestellte und mit Wasser gefüllte Eudiometer wird von unten her das Gasgemisch eingeleitet. Nach Zündung mit dem Zündfunkengeber bleibt, je nach gewählten Volumenverhältnissen, ein Gasrest im Eudiometer zurück, oder die Gase reagierten quantitativ, ohne einen Rest zu hinterlassen.

Ausstattung und technische Daten Aus schlagfestem, durchsichtigem Kunststoff-Rohr. Kopfteil als Ventil ausgebildet, um die Absperrflüssigkeit (Wasser) hochsaugen zu können; Füllstand durch blauen Rückenstreifen und optische Wirkung der Absperrflüssigkeit gut sichtbar. Zum Ansaugen der Sperrflüssigkeit kann der Pipettierball (Art.Nr. 36592-00) oder das Handgebläse (Art.Nr. 64170-00) verwendet werden.

Länge: ca. 500 mm; Durchmesser: 20 mm; Skalenteilung: 1 bis 9 Raumteile Zubehör

Prinzip Das Volumengesetz von Gay-Lussac besagt, dass Gase stets in bestimmten festen Volumenverhältnissen miteinander reagieren.

Bei dem Versuch werden Gasgemische aus Wasserstoff und Sauerstoff in unterschiedlichen Mischungsverhältnissen im Kolbeneudiometer explosionsartig zur Reaktion gebracht. In kürzester Zeit können dabei etliche dieser Gasgemische gezündet werden, so dass sich schnell zeigt: Wasserstoff und Sauerstoff reagieren stets im Volumenverhältnis von 2: 1 miteinander.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Glasmantel (GLT) 01196-11 Deutsch P1223551

Zündfunkengeber (11155-00); Handgebläse (64170-00) 36682-00

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2.4 Physikalische Chemie, Stoffeigenschaften 2.4.2 Grenzflächenspannung

Grenzflächenspannung Zwischen den Molekülen einer Phase wirken anziehende Kräfte, die sich innerhalb der Phase gegenseitig aufheben, da die Moleküle im Inneren dieser Phase nur von gleichartigen Molekülen umgeben sind. An der Grenzfläche zu anderen Phasen jedoch wirken auf die Moleküle einseitig in die Phase oder von dieser weg gerichtete Kräfte, je nachdem ob die Anziehungskraft zu den Molekülen der gleichen oder zu denen der angrenzenden Phase größer ist. Diese Grenzflächenspannung lässt sich experimentell demonstrieren.

Bestimmung der Oberflächenspannung mit der Ringmethode (DuNoüy-Methode)

Kontaktwinkel

Prinzip Der Rand eines Flüssigkeitstropfens, der sich auf einer festen Oberfläche befindet, bildet einen charakteristischen Winkel zu dieser festen Oberfläche. Um diesen Randwinkel für eine Flüssigkeit mit bekannter Oberflächenspannung zu bestimmen, wird die Gewichtszunahme gemessen, die entsteht wenn eine rechtwinklige Platte mit einer glatten Oberfläche und bekannter Geometrie in die Flüssigkeit eingetaucht wird.

Aufgaben Bestimmen Sie den Kontaktwinkel von Wasser an Silicatglas nach der Wilhelmy-Methode.

Prinzip Um die Oberflächenspannung einer Flüssigkeit zu bestimmen wird ein Metallring, der mit einem Seidenfaden an einem Torsionskraftmesser befestigt ist, so in diese Flüssigkeit eingetaucht, dass sich der Ring unter der Flüssigkeitsoberfläche befindet. Der Flüssigkeitsstand wird dann langsam abgesenkt und die Kraft, die auf den Meßring ausgeübt wird kurz bevor der Flüssigkeitsfilm abreißt, wird mit dem Torsionskraftmesser gemessen. Die Oberflächenspannung kann aus dem Durchmesser des Ringes und der Abreißkraft berechnet werden.

Aufgaben 1.

2.

Bestimme die Oberflächenspannung von Olivenöl als Funktion der Temperatur.

Bestimme die Oberflächenspannung einer Mischung aus Wasser / Methanol als Funktion des Mischverhältnisses.

Lernziele Benetzung, Oberflächenspannung, Kontaktwinkel (Randwinkel), Wilhelmy-Gleichung, Du Noüy-Gleichung, Young-Gleichung Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Chemistry 16504-12 Englisch P3040401

Messring für Oberflächenspannung

Lernziele ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Oberflächenenergie Grenzfläche Grenzflächenspannung Adhäsion Kritischer Punkt Eötvös-Gleichung Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur

TESS expert Handbook Laboratory Experiments Chemistry 16504-12 Englisch

Funktion und Verwendung Metallring mit festem Bügel zum Messen der Oberflächenspannung von Flüssigkeiten nach der Abreißmethode.

Geeignete Kraftmesser: Torsionskraftmesser, Newton Sensor ±4 N Ausstattung und technische Daten Metallring mit Festbügel in Aufbewahrungsbox, Ringdurchmesser: 19,5 mm.

P3040201 17547-00

excellence in science 218

2.4 Physikalische Chemie, Stoffeigenschaften 2.4.2 Grenzflächenspannung

Torsionskraftmesser 0,01 N

Funktion und Verwendung Die Bologneser Flasche besteht aus dickwandigem Glas, das normalerweise nicht zerstört werden dürfte, wenn ein Nagel in die Flasche fällt (Vergleichsversuch mit normaler Wasserflasche). Bei der Herstellung wurde die Bologneser Flasche jedoch äußerst schnell abgekühlt und besitzt deshalb eine hohe innere Spannung. Diese gerichtete Spannung führt dazu, dass ein in ihr Inneres geworfener spitzer Gegenstand die Flasche zerstört, während die Außenwand so stabil ist, dass die Flasche als Hammer verwendet werden kann, um einen Nagel in ein Holzbrett zu schlagen.

Funktion und Verwendung Kraftmesser mit Torsionsfeder zur Messung sehr kleiner Kräfte, z. B. Bestimmung von Ober- und Grenzflächenspannungen oder Untersuchung elektrostatischer und magnetischer Wechselwirkungen von Körpern (Coulomb‘sches Gesetz). Der Kraftmesser hat zwei Einstellknöpfe, mit denen über Getriebe eine feinfühlige Verdrehung auf das Torsionsband ausgeübt werden kann. Ein Knopf zur Nullpunktkorrektur und Vorlastkompensation, ein anderer für die eigentliche Messung.

Die gemessene Kraft wird auf den gut sichtbaren Skalen angezeigt. Der Drehwinkel beider Drehknöpfe ist durch Anschläge begrenzt, wodurch eine Überlastung des Torsionsbandes vermieden wird. Das Messprinzip beruht auf einer Kompensationsmethode, die eine weitgehend reibungsfreie und weglose Kraftmessung erlaubt. Um eine kurze Einstellzeit des Zeigers zu erreichen, ist das Gerät mit einer Wirbelstromdämpfung ausgerüstet.

Ausstattung und technische Daten Höhe: 250 mm, Masse: 1 kg 03609-00

Kapillarröhrchen

Vorteile ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Vorlastkompensation Überlastschutz Nullpunktkompensation Wirbelstromdämpfung Front- und Trommelskale und Haltestiel

Ausstattung und technische Daten ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Messbereich Frontskale: 10 mN Messbereich Trommelskale: ± 3 mN Vorkraftkompensation: 10 mN Grobteilung: 1 mN Feinteilung: 0,1 mN Maximale Hebelarmbelastung: 0,2 N Skalendurchmesser: 170 mm Hebelarmlänge: 240 mm

02416-00

Funktion und Verwendung Röhrenmodell aus Glas zur Demonstration der Kapillarwirkung.

Ausstattung und technische Daten 5 kommunizierende Glasröhrchen inklusive Füllrohr, auf einem Stellfuß, Rohrweiten (mm): 0,4; 0,8; 1,2 und 2,2, Füllrohrdurchmesser: 19 mm, Höhe: 185 mm 03611-00

Adhäsionsplatten, 2 Stück

Bologneser Flasche

Funktion und Verwendung Zur Demonstration der Adhäsion. Die Verbindung der beiden Platten hält die Zugbelastung durch ein 1-kg-Gewichtsstück aus.

Ausstattung und technische Daten Planglasscheibenpaar mit Griffen, maximale Zugbelastung: 1 kg, Abmessungen (mm): 110 x 110 03616-00

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2.4 Physikalische Chemie, Stoffeigenschaften 2.4.3 Viskosität

Viskosität Unter Viskosität versteht man den Widerstand, den die Teilchen einer Flüssigkeit oder eines Gases ausüben, wenn sie gegeneinander verschoben werden oder wenn man einen größeren festen Körper in der Flüssigkeit bzw. dem Gas bewegt. Die Viskosität von Flüssigkeiten kann über einen großen Bereich variieren, wie z. B. ein Vergleich zwischen leicht beweglichem Ethanol und zähflüssigem Honig zeigt. Experimentell kann die Viskosität auf verschiedene Arten bestimmt werden.

Viskosität von Gasen: Bestimmung des Molekulardurchmessers

Prinzip Einfach ausgedrückt resultiert die Viskosität eines Fluids (Flüssigkeit oder Gas) aus seinem Strömungswiderstand. Die Viskosität eines Gases wird besonders durch die Transferrate des Durchstroms von sich schneller bewegenden Schichten hin zu langsamen bestimmt. Die sogenannte Transpirationsmethode ermöglicht eine recht einfache Messung von Gasviskositäten. Bei dem hier verwendeten Versuchsaufbau wird die Durchflussrate eines Gases (welche umgekehrt proportional zu dessen Viskosität ist) durch eine Kapillare gemessen. Dazu wird das Gas aus einem Gefäß durch die Kapillare mit konstantem Druckgefälle evakuiert.

Kapillarröhrchen, Laborglas

Kapillarrohr, di = 0,15 mm, l = 100 mm 40582-00 Kapillarrohr, di = 0,9 mm, l = 650 mm 34318-00 Kapillarrohr, di = 1,7 mm, l = 250 mm 36709-00 Kapillarrohr, di = 1,7 mm, l = 450 mm 05939-00 3-Wege-Kapillarrohr, T-förmig, di = 1,5 mm, da = 7,5 mm, l = 80+40 mm 37030-00

Kapillarröhrchen, di = 1-3,5 mm, 5 Stück

Aufgaben 1.

2.

Miss die Viskositäten der Gase Stickstoff, Kohlenstoffdioxid, Wasserstoff und Helium.

Berechne mit Hilfe der einfachen kinetischen Gastheorie den Moleküldurchmesser der jeweiligen Gase.

Lernziele Kinetische Gastheorie, Mittlere freie Weglänge, Transporteigenschaften, Laminare und turbulente Strömung, Poiseuillesche Gleichung Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Chemistry 16504-12 Englisch P3010201

Ausstattung und technische Daten Der Satz besteht aus je einem Röhrchen der Länge 250 mm mit folgenden Durchmessern: außen: 5 mm; innen: 0,4 mm - DURAN®, außen: 6 mm; innen: 0,9 mm - AR-Glas, außen: 8 mm; innen: 1,7 mm - DURAN®, außen: 6 mm; innen: 2,2 mm - DURAN®, außen: 10 mm; innen: 3,5 mm - ARGlas 40580-00

Kapillarröhrchen, di = 0,4-1,2 mm, 4 Stück Ausstattung und technische Daten Aus DURAN®; der Satz besteht aus je einem Röhrchen mit einem Außendurchmesser von 5 mm und einer Länge von 150 mm und mit folgenden Innendurchmessern (mm): 0,4 / 0,6 / 0,8 / 1,2.

40581-00

excellence in science 220

2.4 Physikalische Chemie, Stoffeigenschaften 2.4.3 Viskosität

Bestimmung des Molekulargewichtes eines Polymers durch Messung der Viskosität

Hinweis Die Viskosimeter sind auch einzeln erhältlich.

Kapillarviskosimeter, 0,4-1,2 mm, Satz von 4 Stück 03102-88 Kapillarviskosimeter, 1,2 mm 03102-00 Kapillarviskosimeter, 0,8 mm 03102-01 Kapillarviskosimeter, 0,6 mm 03102-02 Kapillarviskosimeter, 0,4 mm 03102-03

Prinzip Die Viskosität einer Flüssigkeit wird durch die Stärke der intermolekularen Anziehungskräfte bestimmt. Im Falle von Lösungen kann sich die Viskosität des Lösungsmittels signifikant in Abhängigkeit von der Art und der Konzentration des gelösten Stoffes ändern.

Aufgrund ihrer Größe haben Makromoleküle eine sehr beachtliche Auswirkung auf die Viskosität von Lösungsmitteln. Viskositätsmessungen können daher benutzt werden, um die durchschnittliche molekulare Masse von Makromolekülen zu bestimmen, wenn etwas über deren Konformation bekannt ist.

Viskositätsmessung mit dem Kugelfallviskosimeter

Aufgaben 1.

2.

Benutze ein thermostatiertes Kapillarviskosimeter um die Viskosität der Lösungen von Polystyrol in Toluol bei fünf unterschiedlichen Polymerkonzentrationen zu messen.

Bestimme die intrinsische Viskosität und stelle daraus das molekulare Gewicht (relative molare Masse) des Polymers in der Lösung fest.

Lernziele Viskosität von Flüssigkeiten, Kapillarviskosimeter nach Ostwald, Poiseuilles-Gleichung, Makromoleküle, durchschnittliche Masse und Anzahl, molekularen Gewicht, Mark-Houwink-Gleichung, Alternative Techniken z.B. Osmose, Sedimentation (Ultrazentrifugale Methoden), Lichtstreuung Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Chemistry 16504-12 Englisch P3010601

Prinzip Flüssigkeiten und Gase weisen bedingt durch die innere Reibung zwischen den Teilchen eine unterschiedliche Zähigkeit auf. Diese von der Struktur des Stoffes und der Temperatur abhängige Viskosität kann beispielsweise durch Messung der Fallgeschwindigkeit einer Kugel in einer mit der zu untersuchenden Flüssigkeit gefüllten Röhre experimentell ermittelt werden.

Aufgaben Messen Sie die Viskosität

Kapillarviskosimeter, 0,4-1,2 mm, Satz von 4 Stück

1.

2.

3.

von Methanol-Wasser-Mischungen verschiedener Zusammensetzung bei konstanter Temperatur, von Wasser als Funktion der Temperatur und von Methanol als Funktion der Temperatur.

Aus der Temperaturabhängigkeit der Viskosität sind die Energiebarrieren zur Überwindung der inneren Reibung von Wasser und Methanol zu berechnen.

Lernziele Flüssigkeit, Newtonsche Flüssigkeit, Stokessches Gesetz, Fluidität, dynamische und kinematische Viskosität, Viskositätsmessung Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Funktion und Verwendung Satz von vier Kapillarviskosimetern nach Ostwald.

Ausstattung und technische Daten ▪

TESS expert Handbook Laboratory Experiments Chemistry 16504-12 Englisch P3010801

Kapillardurchmesser 0,4 mm, 0,6 mm, 0,8 mm, 1,2 mm

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2.4 Physikalische Chemie, Stoffeigenschaften 2.4.3 Viskosität

Kugelfallviskosimeter

▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Warnung, wenn das Gerät außerhalb der zulässigen Messbereichsgrenzen eingesetzt wird Digitale Drehzahlregelung mit "eingebauter" Genauigkeit durch Schrittmotor Berührungsloses, elektrooptisches Drehmoment Messsystem mit hoher Genauigkeit und ohne Verschleiß Wird als komplettmessfähiges System bestehend aus Grundgerät, Stativ und einem Messspindelsatz mit Gestell im stabilen Koffer geliefert.

Ausstattung und technische Daten ▪ ▪

Funktion und Verwendung Zur präzisen Messung der Viskosität durchsichtiger Newtonscher Flüssigkeiten in Verbindung mit einem Umwälzthermostaten. Gemessen wird die Fallzeit einer Kugel der Dichte r1 in der zu prüfenden Flüssigkeit der Dichte r2, die sich in einem geneigten zylindrischen Fallrohr befindet. Daraus und mit einer Konstanten K aus der Apparatetabelle wird die dynamische Viskosität h ermittelt.

Ausstattung und technische Daten ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Präzisionsfallrohr mit Abstandsmarken, in schwenkbarem Glaszylinder auf Stativfuß Schlaucholiven für Zufuhr eines Thermostatbades Messbereiche 0,2 cP...75000 cP Fallrohrdurchmesser 15,95 mm Temperaturbereich/Grad -1...+ 26 Inklusive: ▪ 6 Fallkugeln ▪ Thermometer -1...+26°C (Teilung 0,1°C) ▪ Reinigungsset ▪ Kugellehre und Kugelpinzette ▪ Etui und Prüfschein

▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Viskositätsmessbereich: 3 - 6.000.000 m Pas-Drehzahlen (1/min): 0,1 / 0,2 / 0,3 /0,5 / 0,6 / 1 / 1,5 / 2 /2,5 / 3 /4 / 5 / 6 / 10 / 12 / 20 / 30 / 50 /60 / 100 / 200 Unsicherheit der Drehzahl: <±0,5% vom Absolutwert Temperaturbereich: -15 ... +120°C Genauigkeit: ±1% bezogen auf den Messbereichsendwert Wiederholbarkeit: ±0,2% bezogen auf den Messbereichsendwert Anschlussspannung: 100...240 V / 50...60 Hz

18222-99

Viskosität Newtonscher und nicht-Newtonscher Flüssigkeiten (Rotationsviskosimeter)

Zubehör Thermometer, +24...+51°C (18220-02)

18220-00 Prinzip

Rotationsviskosimeter, 110...240 V, 3...6.000.000 mPas

Die Viskositäten von Flüssigkeiten können mit einem Rotationsviskosimeter bestimmt werden, bei dem ein Motor mit variabler Drehzahl über eine Spiralfeder einen Zylinder antreibt, der in die zu untersuchende Flüssigkeit eintaucht. Die Viskosität der Flüssigkeit erzeugt am Zylinder ein Drehmoment, das mit Hilfe der Verdrillung der Spiralfeder gemessen und auf die Viskosität umgerechnet werden kann, die auf dem Display angezeigt wird.

Aufgaben 1.

2.

3.

Funktion und Verwendung Klassisches Rotationsviskosimeter zur schnellen Bestimmung der Viskosität nach der Norm ISO 2555 und vielen ASTM Standards.

Vorteile ▪ ▪ ▪

Ergebnisse sind 100% kompatibel zur Brookfield-Methode digitale Anzeige von Viskosität, Drehmoment, Drehzahl und Spindel-Nummer Visuelle und akustische Signale beim Auftreten von kritischen Messbedingungen

excellence in science 222

Es ist der Geschwindigkeitsgradient als Funktion der Schubspannung für zwei Newtonsche Flüssigkeiten zu bestimmen (Glycerin, flüssiges Paraffin).

Die Temperaturabhängigkeiten der Viskosität von Rizinusöl und Gycerin sind zu untersuchen.

Die Fließkurve für eine Nicht-Newtonsche Flüssigkeit (Schokolade) ist zu bestimmen.

Lernziele Schubspannung, Geschwindigkeitsgradient, innere Reibung, Viskosität, Plastizität Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Chemistry 16504-12 Englisch P3010901

2.4 Physikalische Chemie, Stoffeigenschaften 2.4.4 Dichte und Wärmeausdehnung

Dichte und Wärmeausdehnung Jeder Stoff besitzt eine Masse und ein Volumen und somit auch eine Dichte, da die Dichte eines homogenen Stoffes als Masse pro Volumen definiert ist. Beim Erwärmen dehnen sich Stoffe aus und die Dichte des Stoffes sinkt infolge dieser Wärmeausdehnung. Die Bestimmung der Dichte von Gasen, Flüssigkeiten und Feststoffen und die Wärmeausdehnung lassen sich anschaulich im Experiment demonstrieren.

Stoffeigenschaften: Bestimmung der Dichte von Gasen

Luftgewichtsmesser

Funktion und Verwendung Gerät zur Bestimmung der Dichte von Luft in Verbindung mit einer Waage sowie einer Anordnung zum Messen des Luftvolumens, z. B. eines Glockengasometers.

Ausstattung und technische Daten Kunststoffhohlkugel mit Ventil, Durchmesser 100 mm.

02605-02

Plastikbeutel mit Schlauch, 10 Stück

Die Dichte von Luft lässt sich bestimmen, indem man den Luftgewichtsmesser mit Luft füllt, durch Wägungen die Masse der eingefüllten Luft bestimmt und die Luft dann aus dem Luftgewichtsmesser in das Gasometer strömen lässt, an dem man das Gasvolumen ablesen kann.

Die Dichte anderer Gase wird bestimmt, indem man mit dem Gasometer ein definiertes Volumen dieses Gases abmisst, es in einen Plastikbeutel mit Schlauch drückt und dann die Masse durch Wägung ermittelt.

Funktion und Verwendung Zur Speicherung von Gasen und anschließender Bestimmung der Molmassen durch Wägung. Plastikbeutel mit Schlauch; zur Aufnahme von maximal 1500 ml. Am Ende des Schlauches ist ein Schlauchadapter befestigt, der es erlaubt, den Schlauch mit anderen Schläuchen, die einen Durchmesser von 6 bis 10 mm haben, zu verbinden. Zur Speicherung von Gasen kann der Beutel am Schlauch mit Hilfe einer Schlauchklemme (Art.Nr.: 43631-15) verschlossen werden.

Ausstattung und technische Daten Zur Aufnahme von maximal 1500 ml, Beutelmaß (mm): 250 x 190, Länge des Schlauches: 850 mm, Schlauchdurchmesser: 6 mm.

40469-00

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Allgemeine und anorganische Chemie (CT) 01850-01 Deutsch

Glaskugel, ca. 100 ml, mit 2 Hähnen

P1130700

Fahrradpumpe mit Gewindenippel

Funktion und Verwendung Z. B. zum Füllen des Luftgewichtsmessers (02605-02).

02669-00

Funktion und Verwendung Aus DURAN®; mit zwei angesetzten Einwegventilhähnen mit Teflonspindel. Die Glaskugel dient zur Bestimmung der Dichte und der molaren Masse von Gasen. Dazu wird die Kugel evakuiert, gewogen, mit einer abgemessenen Gasprotion (z. B. aus einer Gasspritze) gefüllt und erneut gewogen. Aus der Differenz der beiden Wägungen und dem abgemessenen Gasvolumen erhält man die Dichte und die molare Masse des Gases.

Ausstattung und technische Daten Außendurchmesser der Glasrohre: 8 mm, Kugeldurchmesser: 57 mm.

36810-00

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2.4 Physikalische Chemie, Stoffeigenschaften 2.4.4 Dichte und Wärmeausdehnung

Eigenschaften der Schwefelsäure - Teil 1 (Dichte, Hygroskopie, Hydratation)

Aräometer 1,00...1,25 g/ccm 38254-03 Aräometer 1,25...1,50 g/ccm 38254-04 Aräometer 1,50...1,75 g/ccm 38254-05 Aräometer 1,75...2,00 g/ccm 38254-06 Aufbewahrungsbox für 6 Aräometer 38254-08

Sucharäometer, Alkoholometer, Säure- und Laugenprüfer Prinzip Die Dichte von Mischungen und Lösungen hängt von der Zusammensetzung der Flüssigkeit ab. Aus der Dichte kann man Rückschlüsse auf die Konzentration der Lösung ziehen. Im Alltag wird so z. B. der Ladezustand eines Bleiakkumulators ("Auto-Batterie") mit Hilfe eines sogenannten Säureprüfers festgestellt. Dieser arbeitet nach dem Prinzip eines Aräometers. Diese Dichtemessung von Flüssigkeiten mit einem Aräometer kann schnell in einem Experiment demonstriert werden. Die Genauigkeit der Messung mit einem Aräometer reicht für die tägliche Praxis meist aus.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Anorganische Stoffchemie (CT) 01851-01 Deutsch P1140000

Aräometer, Satz von 6 Stück in Etui

Sucharäometer für Grobbestimmungen und Vormessungen zur Ermittlung des Dichtebereiches von Flüssigkeiten; ohne Thermometer, Teilung: 0,05 g·cm-3.

Alkoholometer Sucharäometer zur Bestimmung des Alkoholgehaltes von Wasser/EthanolMischungen bei 15 °C; Angabe von Vol% und Gew%; ohne Thermometer.

Teilung: 1 Vol.% bzw. 1 Gew.%; Messbereich: 0…100 Vol.% bzw.

0…100 Gew.%; Länge: 283 mm Säure- und Laugenprüfer Aräometer zur Konzentrationsbestimmung von Akkumulatorensäure und -laugen.

Aräometer in Pipette mit Saugball; ohne Thermometer; Messbereich: 1,150...1,300 g/cm3; Länge: 290 mm.

Funktion und Verwendung Zur Dichtebestimmung von Flüssigkeiten. Die zu untersuchende Flüssigkeit wird in ein geeignetes Gefäß gefüllt und ein Aräometer hineingegeben. Aufgrund der Eintauchtiefe des schwimmenden Aräometers ist an seiner Skale die Dichte abzulesen.

Ausstattung und technische Daten ▪ ▪ ▪

Länge 180 mm, Teilung 0,005 g/cm3 Messumfang 0,70...2,00 g/ccm In Aufbewahrungsetui

Hinweis Die Aräometer sind auch alle einzeln erhältlich.

Aräometer, Satz von 6 Stück in Etui 38254-88 Aräometer 0,70...0,85 g/ccm 38254-01 Aräometer 0,85...1,00 g/ccm 38254-02

excellence in science 224

Alkoholometer 03034-00 Säure- und Laugenprüfer 03036-00 Sucharäometer 0,65...1,00 g/ccm 38251-01 Sucharäometer 1,00...2,00 g/ccm 38252-01

2.4 Physikalische Chemie, Stoffeigenschaften 2.4.4 Dichte und Wärmeausdehnung

Herstellung von wasserfreiem Ethanol Dichtebestimmung

Bestimmung der Dichten von flüssigen und festen Stoffen

Prinzip Ethanol wird einige Zeit über Calciumoxid unter Rückfluss gekocht und anschließend abdestilliert. Von dem so gewonnenen absoluten Alkohol wird die Dichte mit Hilfe der Dichtewaage nach Mohr bestimmt.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Organische Chemie (CT) 01853-01 Deutsch P1152200

Dichtewaage nach Westphal/Mohr

Eine Methode zur Bestimmung der Dichte von Flüssigkeiten ist das Auswiegen eines genau abgemessenen Volumens dieser Flüssigkeit.

Dafür kann man z. B. die Flüssigkeit aus einer Vollpipette in ein Becherglas laufen lassen und dann auf der Waage die Masse ermitteln. Genauer ist die Bestimmung unter Verwendung eines Pyknometers mit bekanntem Volumen.

Die Masse der Flüssigkeit ergibt sich aus der Differenz der Wägungen des leeren und gefüllten Pyknometers. Die Dichte unregelmäßig geformter Festkörper ist bestimmbar, indem man diese wiegt und sie anschließend in ein zuvor gefülltes Überlaufgefäß gibt. Der Festkörper versinkt in der Flüssigkeit und verdrängt genausoviel davon, wie es seinem Volumen entspricht. Das verdrängte Flüssigkeitsvolumen fließt über den Auslauf in einen Messzylinder und kann dort abgelesen werden.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Allgemeine und anorganische Chemie (CT) 01850-01 Deutsch P1130600

Pyknometer, 25 ml, justiert

Funktion und Verwendung Präzisionswaage mit ungleicharmigem Waagebalken zur Dichtebestimmung von Flüssigkeiten und Festkörpern.

Ausstattung und technische Daten Lagerung des Waagebalkens durch Stahlschneiden auf höhenverstellbarem Stativ, Reiterskale mit 9 Aufnahmepositionen für Reitergewichte, Wägebereich: 0...2 g/ccm, Ansprechempfindlichkeit: 0,0001 g/ccm, Reitergewichte, Pinzette, Reimann`scher Senkkörper an Platindraht, Einhängethermometer, Senkglas, Inhalt 100 ml, Korb mit Aufhängevorrichtung zur Dichtebestimmung von Festkörpern, Becherglas, in stabilem Holzkasten.

Funktion und Verwendung Pyknometer nach Gay-Lussac zur Dichtebestimmung von Flüssigkeiten Ausstattung und technische Daten Aus DURAN®, mit eingeschliffenem Kapillarstopfen, Inhalt: 25 ml, bei 20 °C genau justiert 03023-00

45016-00

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2.4 Physikalische Chemie, Stoffeigenschaften 2.4.4 Dichte und Wärmeausdehnung

Pyknometer, 50 ml, graduiert

Tauchkörper

Funktion und Verwendung Pyknometer zur Dichtebestimmung von Flüssigkeiten

Funktion und Verwendung

Ausstattung und technische Daten

Zur Auftriebsmessung und Dichtebestimmung fester Körper im Demonstrationsunterricht; mit Haken für Fadenaufhängung.

Aus DURAN®, mit eingeschliffenem Stopfen und graduiertem Kapillarrohr, inklusive Normschliffstopfen NS 14 aus Kunststoff, Inhalt: 50 ml

Ausstattung und technische Daten Abmessungen [mm]: 30 x 30 x 90

03026-00

Körper gleichen Volumens

Tauchkörper, Aluminium, 220 g 03903-01 Tauchkörper, Stahl, 630 g 03913-01

Zylinder, Satz von 3 Stück

Körper zur Bestimmung der Dichte verschiedener Materialien; mit Bohrung für Fadenaufhängung.

Aluminiumsäule, 10 x 10 x 60 mm 03903-00 Eisensäule, vernickelt, 10 x 10 x 60 mm 03913-00 Holzsäule, 10 x 10 x 60 mm 05938-00

Würfel, Satz von 8 Stück

Funktion und Verwendung Zylinder gleicher Masse und gleicher Höhe zur Dichtebestimmung.

Ausstattung und technische Daten ▪ ▪ ▪

Material: Stahl, Holz, Kork Masse: ca. 5 g Höhe: 54 mm

02216-00

Funktion und Verwendung Zur Bestimmung der Dichte verschiedener Materialien durch Wägung.

Ausstattung und technische Daten Material: Blei, Eisen, Kupfer, Messing, Zink, Aluminium, Hartgummi, Holz, Volumen: 1 cm3, inklusive Aufbewahrungsblock, Würfel sind durch Prägung einzeln gekennzeichnet.

02214-00

excellence in science 226

2.4 Physikalische Chemie, Stoffeigenschaften 2.4.4 Dichte und Wärmeausdehnung

Dilatometrie

Ausstattung und technische Daten ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Prinzip Die lineare Ausdehnung von festen Körpern und die Volumenausdehung von Wasser sind Funktionen der Temperatur.

Zur Untersuchung der Längenausdehnung werden Rohre aus Messing, Stahl, Kupfer, Aluminium und Glas an jeweils einem Ende fest eingespannt und mit Wasser aus einem Thermostaten durchspült.

Die Längenänderung bei unterschiedlichen Temperaturen wird mit einer Meßuhr erfasst (Dilatometer).

Die Messung der Volumenänderung von Wasser erfolgt in einem Kolben mit skaliertem Steigrohr, der sich in einem Thermostatenbad befindet (Pyknometer).

Metallgrundplatte mit Führungslager Spannhalter für Probenfixierung in gekennzeichneten Abständen Messbereich 0...10 mm Genauigkeit 0,01 mm Grundplatte 730 x 50 x 25 mm Prüfrohre Messing, Eisen und Glas mit Endoliven und Spannkerben in Abständen 200/400/600 mm.

Länge / Durchmesser (mm): 640 / 8

Dilatometer mit Messuhr 04233-00 Messuhr 10/0,01 mm 03013-00 Rohr für Dilatometer, Messing 04231-02 Rohr für Dilatometer, Stahl 04231-03 Rohr für Dilatometer, Glas 04231-04

Volumen-Dilatometer

Aufgaben 1.

Die Längenausdehnung von Messing, Stahl, Kupfer, Aluminium und Duranglas wird bei fünf verschieden Temperaturen im Bereich von 20 bis 70oC mit dem Dilatometer gemessen.

Die linearen Ausdehnungskoeffizienten sind zu berechnen.

2. Das Volumen einer definierten Masse an Wasser ist mit einem Pyknometer bei fünf verschiedenen Temperaturen im Bereich von 20 bis 70oC zu bestimmen.

Lernziele Zustandsgrößen, Längenausdehnung, Volumenausdehnung, Wärmekapazität, Gitterpotential, Gleichgewichtsseparation, intermolekulare Wechselwirkungen Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Chemistry 16504-12 Englisch P3021801 Funktion und Verwendung

Dilatometer mit Messuhr

Zur Messung der Volumenänderung von Flüssigkeiten in Abhängigkeit von der Temperatur. Bestimmung des Volumenausdehnungskoeffizienten verschiedener Flüssigkeiten.

Ausstattung und technische Daten ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Stehkolben, 100 ml, NS 19/26 (35810-01) Messrohr, l = 300 mm, NS 19/26 (03024-00) Innendurchmesser: 4,0 ± 0,1 mm Wandstärke: 1,5 mm Länge: 300 mm Teilung: 1 mm

Zubehör Funktion und Verwendung Zur quantitativen Messung der Längenausdehnung fester Körper in Abhängigkeit von Material, Länge und Temperatur. Messrohre werden auf der Grundplatte eingespannt und mit durchströmendem Wasser oder Dampf erwärmt.

Klemme für Schliffgeräte NS 19/26 (43614-00).

Messrohr, I = 300 mm, NS 19/26 03024-00 Stehklben, DURAN®, 100 ml, NS 19/26 35811-01

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2.4 Physikalische Chemie, Stoffeigenschaften 2.4.5 Schmelzpunkt, Siedepunkt, Flammpunkt

Phasenübergänge Phasenübergänge von reinen Stoffen erfolgen in der Regel in einem sehr kleinen Temperaturbereich. Daher sind Schmelzpunkte (Phasenübergang fest - flüssig) und Siedepunkte (Phasenübergang flüssig - gasförmig) wichtige stoffspezifische Größen. Verunreinigungen der Substanzen verändern die Schmelz- und Siedepunkte dieser Stoffe, so dass diese beiden Größen gut geeignet sind, einen Stoff zu identifizieren und seinen Reinheitsgrad zu überprüfen.

Bestimmung von Siedepunkten

Funktion und Verwendung Heizhauben für Rundkolben mit einem Heizelement, das für eine Temperatur bis max. 450°C ausgelegt ist.

Ausstattung und technische Daten Die Haube ist in ein kunststoffbeschichtetes Metallgehäuse eingebaut und innen mit einem flexiblen Glasfasergewebe ausgekleidet, das für eine gleichmäßige Wärmeübertragung und schonende Behandlung der Glaskolben sorgt. Das Gehäuse ist gegen Wärmeabgabe nach außen thermisch isoliert und schutzgeerdet. An der Rückseite sind zwei Gewindebohrungen angebracht, um eine Stativklemme (Zubehör) anbringen zu können. Die Stromversorgung erfolgt über eine 1,5 m lange Netzanschlussleitung mit Schutzkontaktstecker und einem Heizzonenschalter. Der Heizhaube liegt ein zum Betrieb vorgeschriebener Personenschutzadapter bei. Bis auf die Heizhaube für 100-ml-Rundkolben, die nur eine Heizzone besitzt, sind die Hauben mit zwei Heizzonen ausgestattet.

▪ ▪

Anschlussspannung: 230 V 50/60 Hz Stativklemme nicht im Lieferumfang enthalten

Zubehör Stativklemme für Heizhauben (49557-01)

Prinzip Die Siedetemperatur einer Flüssigkeit lässt sich mit Hilfe einer einfachen Destillationsapparatur leicht messen. Die Abhängigkeit des Siedepunktes vom Druck kann dabei qualitativ aufgezeigt werden, wenn man den Kolben der mit der Destillationsapparatur verbundenen Gasspritze herauszieht bzw. hineindrückt und so den Druck in der Apparatur erniedrigt bzw. erhöht. Der Versuch zeigt die strenge Abhängigkeit der Siedetemperatur vom Druck auf und macht so klar, warum bei Siedepunktsangaben in der Literatur stets ein Temperatur- und ein Druckwert angegeben werden.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Allgemeine und anorganische Chemie (CT) 01850-01 Deutsch P1130500

Gehäuseheizhauben für Rundkolben

Gehäuseheizhaube für 100-ml-Rundkolben mit Personenschutzschalter, 230 V, 100 W 49541-93 Gehäuseheizhaube für 250-ml-Rundkolben mit Personenschutzschalter, 230 V, 150 W 49542-93 Gehäuseheizhaube für 500-ml-Rundkolben mit Personenschutzschalter, 230 V, 200 W 49543-93 Gehäuseheizhaube für 1000-ml-Rundkolben mit Personenschutzschalter, 230 V, 300 W 49544-93 Gehäuseheizhaube für 2000-ml-Rundkolben mit Personenschutzschalter, 230 V, 500 W 49545-93 Gehäuseheizhaube für 6000-ml-Rundkolben mit Personenschutzschalter, 230 V, 1000 W 49546-93

Stativklemme für Gehäuseheizhauben

Zur Befestigung der Heizhauben an Stativstangen bis zu einem Durchmesser von 13 mm.

Passend für Gehäuseheizhauben in allen Größen. Montage an den Heizhauben erfolgt mittels zweier Schrauben, die zum Lieferumfang gehören.

49557-01

excellence in science 228

2.4 Physikalische Chemie, Stoffeigenschaften 2.4.5 Schmelzpunkt, Siedepunkt, Flammpunkt

Siedediagramm einer binären Mischung

Bestimmung von Schmelzpunkten

Prinzip Ein Siedediagramm zeigt die Siedepunkte einer binären Mischung als Funktion des Gleichgewichts Dampf/Flüssigkeit der Mischung bei konstantem Druck. Die Siedepunkte verschiedener Mischungen aus Methanol und Chloroform werden gemessen und die Zusammensetzung der flüssigen Phasen anhand einer zuvor gemessenen Kalibrierkurve refraktometrisch bestimmt.

Aufgaben 1.

2.

Bestimmen Sie den Brechungsindex der reinen Komponenten und von etwa 10 verschiedenen Mischungen bekannter Zusammensetzung.

Bestimmen Sie das Siedediagramm der binären Mischung aus Methanol und Chloroform.

Lernziele Grundlagen der Destillation, Gleichgewichtsdiagramm, chemisches Potential, Aktivitätskoeffizient, Raoultsches Gesetz, Henrysches Gesetz, Azeotrop, Gibbs-Duhemsche Gleichung Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Chemistry 16504-12 Englisch P3030401

Prinzip Die Substanz, deren Schmelzpunkt bestimmt werden soll, wird fein pulverisiert und in ein ausgezogenes Reagenzglas gefüllt, das sich in einem Heizbad befindet. In das Pulver wird ein Thermoelement gesteckt und das Heizbad langsam erwärmt. Sobald die Temperatur des Heizbades den Schmelzpunkt der Substanz erreicht, zeigen sich an der Innenwand des Schmelzgefäßes erste Tröpfchen. Die Temperatur in der Substanz bleibt während des Schmelzvorganges konstant. Auf die gezeigte Art lassen sich Schmelzpunkte anschaulich im Demonstrationsversuch bestimmen.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Allgemeine und anorganische Chemie (CT) 01850-01 Deutsch P1130400

Abbe-Refraktometer Schmelzpunktbestimmungsapparat nach Thiele

Zur Messung der Brechzahlen von Flüssigkeiten und Festkörpern bei 590 nm.

Messbereich: Brechzahl 1,3-1,7, Zuckerskale 0-95% (entsprechend Brechzahl 1,33-1,53), Messgenauigkeit: 0,0003, Prismenkasten mit Anschlussstutzen für Thermostate, Lieferumfang: Holzkasten, Immersionsflüssigkeit, Umrechnungs- und Korrekturtabellen, Thermometer 0-70°C. 35912-00

→ Versuche zur Siedepunktserhöhung und Gefrierpunktserniedrigung finden Sie im Kapitel "Molmassenbestimmung".

Glasgerät aus DURAN® mit GL 18/8-Schraubverbindung zur Halterung eines Thermometers, seitliche Rohrstutzen zur Aufnahme von Schmelzpunktbestimmungsröhrchen, Länge: 160 mm.

Schmelzpunktbestimmungsapparat nach Thiele 35910-15 Schmelzpunktbestimmungsröhrchen, 100 Stück 39052-00 Labor-Stockthermometer , 0...+250 °C 38064-00

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2.4 Physikalische Chemie, Stoffeigenschaften 2.4.6 Thermochemie, Kalorimetrie

Thermochemie, Kalorimetrie Bei jedem chemischen Vorgang finden nicht nur stoffliche Umwandlungen, sondern auch Energieänderungen statt, die sich in Form von Wärme, elektrischer und mechanischer Energie oder manchmal auch Licht äußern. Die Thermochemie beschäftigt sich mit den Wärmemengen und ihren Änderungen bei diesen Prozessen. Quantitativ werden freigesetzte oder verbrauchte Wärmemengen mit Hilfe kalorimetrischer Messungen erfasst.

Thermische Wasserzersetzung - Beispiel eines endothermen Vorgangs

Funktion und Verwendung Zur thermischen Spaltung von Wasserdampf in Wasserstoff und Sauerstoff.

Ausstattung und technische Daten Rundkolben mit 2 Ansatzrohren (34886-00), Nickelelektrode mit Buchse, d = 3 mm (2x 45231-00), Platindraht, d = 0,3 mm, l = 100 mm (31739-03), Gummistopfen, SB 29, 1 Bohrung 7 mm, 2 Bohrungen 1,5 mm (39258-14), Glasröhrchen, l = 80 mm, 10 Stück (36701-65), Gummischlauch, di = 6 mm (39282-00), Schlauchklemme, b = 15 mm (43631-15) 44515-88

Enthalpie und Entropie als Triebkräfte chemischer Reaktionen Prinzip Viele chemische Reaktionen laufen freiwillig unter Freisetzen von Energie ab. Möchte man aus dem(n) so gebildeten Produkt(en) wieder die Edukte erhalten, so ist dies nur durch Zuführen von Energie möglich.

Ein Beispiel einer derartigen Reaktion ist die thermische Wasserzerlegung. Wasser wird dabei durch Zufuhr von Wärmeenergie in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt, wie dieses einfache Experiment zeigt, bei dem Wasserdampf an einer glühenden Platinwendel vorbeigeleitet wird. Das entstehende Knallgasgemisch wird in einer pneumatischen Wanne aufgefangen.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Allgemeine und anorganische Chemie (CT) 01850-01 Deutsch P1136600

Wasserzersetzer, SB 29

Prinzip Der Versuch ermöglicht die Einführung der Begriffe Enthalpie und Entropie als wesentliche Triebkräfte chemischer Reaktionen. Als Beispiel einer selbstständig ablaufenden exothermen Reaktion wird Zink mit Salzsäure umgesetzt und die Erwärmung der Lösung mit einem elektronischen Thermometer gemessen. Als Beispiel einer selbstständig ablaufenden endothermen Reaktion dient die Umsetzung von Bariumhydroxid mit Ammoniumrhodanid. Die Mischung kühlt sich bei der Reaktion auf eine Temperatur von bis zu -20 °C ab, was ebenfalls mit dem Temperaturmessgerät gut verfolgt werden kann.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Allgemeine und anorganische Chemie (CT) 01850-01 Deutsch P1136300

excellence in science 230

2.4 Physikalische Chemie, Stoffeigenschaften 2.4.6 Thermochemie, Kalorimetrie

Kennlinie und Wirkungsgrad von PEMBrennstoffzelle und PEM-Elektrolyseur

Prinzip In einem PEM-Elektroliseur besteht der Elektrolyt aus einer für Protonen durchlässigen Membran und Wasser (PEM = ProtonExchange-Membrane). Wenn eine Spannung angelegt wird, werden Wasserstoff und Sauerstoff gebildet. Die PEM-Brennstoffzelle erzeugt elektrische Energie aus Wasserstoff und Sauerstoff. Die elektrischen Eigenschaften des Elektrolyseurs und der Brennstoffzelle können mit Hilfe von Strom-Spannungs-Kennlinie bestimmt werden. Um den Wirkungsgrad zu bestimmen, werden die erzeugten Gase in kleinen Gasometern gesammelt. Die Gasmengen, die erzeugt oder verbraucht werden, können so einfach bestimmt werden.

Aufgabe 1.

2.

3.

4.

Nimm die charakteristische Kennlinie des PEM-Elektrolyseur auf.

Nimm die charakteristische Kennlinie der PEM-Brennstoffzelle auf.

Bestimme den Wirkungsgrad des PEM-Elektrolyseurs.

Bestimme den Wirkungsgrad der PEM-Brennstoffzelle.

Lernziele ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Neutralisation - Neutralisationsenthalpie

In das Kalorimeter wird eine genau abgewogene Wassermenge eingefüllt. Zu diesem Wasser gibt man eine genau abgewogene Menge Natronlauge. In die Einlaufpipette werden etwa 50 ml Salzsäure gefüllt und in das Kalorimeter gehängt. Bei einer mittleren Rührgeschwindigkeit wird Temperaturkonstanz abgewartet, dann die Säure aus der Pipette in das Kalorimeter zur Natronlauge geblasen und der Temperaturanstieg bis zu einem konstanten Wert beobachtet.

Die im Versuch aus der im Temperaturanstieg ermittelten Wärmemenge entspricht der Reaktionsenthalpie der Neutralisation, da die Bildung von Wasser aus Protonen und Hydroxidionen die einzige Reaktion bei der Umsetzung von starken Säuren mit starken Laugen ist.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Ionenverbindungen, Elektrochemie, Kinetik (CT) 01852-01 Deutsch P1145300

Lösungswärme - Lösungsenthalpie

Elektrolyse Elektrodenpolarisation Zersetzungsspannung Galvanisches Element Faradaysche Gesetze Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur

TESS expert Handbook Laboratory Experiments Physics 16502-32 Englisch P2411100

Die gemessene Wärmetönung beim Lösen eines Salzes ist eine integrale Lösungsenthalpie, die sich aus zwei entgegengesetzten Effekten zusammensetzt: Die Gitterenergie und die Dissoziationsenergie müssen aufgewandt werden, um die Teilchen aus dem Gitterverband zu lösen und die Ionen zu trennen. Die Hydratationsenergie wird frei, wenn sich die Teilchen mit einer Hydrathülle umgeben.

Je nachdem, welcher der Anteile überwiegt, resultiert eine positive (Lösungskälte) oder negative (Lösungswärme) Lösungsenthalpie.

Ein Beispiel für Lösungswärme ist wasserfreies Kupfersulfat und für Lösungskälte Ammoniumnitrat.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Ionenverbindungen, Elektrochemie, Kinetik (CT) 01852-01 Deutsch → Eine umfassende Darstellung der Brennstoffzellen, die PHYWE im Programm führt, finden Sie im Kapitel "Brennstoffzelle".

P1146200

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 231

2.4 Physikalische Chemie, Stoffeigenschaften 2.4.6 Thermochemie, Kalorimetrie

Bestimmung der Verdampfungsenthalpie von Flüssigkeiten (mit der Cobra3 Basic-Unit)

Vorteile Das Set zeichnet sich durch seinen didaktisch klaren und übersichtlichen Aufbau aus: Das durchsichtige Kalorimetergefäß erlaubt dabei zu jeder Zeit Einblick in die ablaufenden Reaktionen. Besonders einfache Bestimmung der Wärmekapazität des Kalorimetersystems über Zuführen einer genau messbaren Menge an elektrischer Heizenergie.

Ausstattung und technische Daten Es wird komplett mit Stativmaterial und Kleinteilen geliefert: Kalorimeter, durchsichtig; Heizspule mit Buchsen; Magnetrührer; Arbeits- und Leistungsmessgerät; Netzgerät, universal; Kleinteile; CD mit Literatur; Temperaturmessgeräte sind nicht im Lieferumfang enthalten.

Zubehör Messwerterfassungs-Set für das "Set Kalorimetrie" zur Aufzeichnung der Temperaturverläufe während der Messung.

Prinzip Das Verdampfen von Flüssigkeiten erfolgt immer unter Energieaufnahme. Um diese Verdampfungsenthalpie zu bestimmen, wird eine bekannte Masse der Flüssigkeit in einem Verdampfungsgefäß im Luftstrom verdampft. Aus der Temperaturänderung des Kalorimetersystems kann dann die Verdampfunsenthalpie kalorimetrisch bestimmt werden.

43030-88

Messwerterfassungs-Set für das Set Kalorimetrie

Aufgabe 1.

2.

Bestimmen Sie die molare Verdampfungsenthalpie von Diethylether und Methanol.

Berechnen Sie die molaren Verdampfungsentropien und diskutieren Sie die Ergebnisse unter Berücksichtigung der TROUTON-PICTETschen Regel

Lernziele Verdampfungsenthalpie, Kondensationsenthalpie, Sublimationsenthalpie, Dampfdruck, Verdampfungsentropie, ClausiusClapeyron-Gleichung, Trouton-Pictetsche Regel, Hauptsätze der Thermodynamik, Kalorimetrie Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Chemistry 16504-12 Englisch

Funktion und Verwendung Bei Experimenten mit dem "Set Kalorimetrie" erlaubt dieses Set das komfortable computerunterstützte Erfassen und Auswerten der Temperaturverläufe.

Vorteile

P3020411

Durch das Aufzeichnen der Messwerte mittels eines PCs können diese anschließend sehr einfach und schnell analysiert und graphisch dargestellt werden.

Ausstattung und technische Daten

Set Kalorimetrie

Das Set wird komplett mit allen nötigen Kleinteilen, die zur Halterung des Temperaturfühlers im Kalorimeter nötig sind, geliefert: Cobra3 BASIC-UNIT, USB, Netzgerät 12VDC/2 A, Software Cobra3 Temperatur, Messmodul Temperatur Pt100, Temperatur-Tauchsonde Pt100, Kleinteile.

43030-30

Magnetrührstäbchen, oval, 30 mm

Funktion und Verwendung Mit diesem Geräteset kann eine Vielzahl von Messungen zu Wärmekapazitäten, Reaktionsenthalpien, Lösungsenthalpien, Neutralisationsenthalpien, Schmelzenthalpien und Mischungsenthalpien durchgeführt werden.

Dauermagnet; vollständig mit PTFE ummantelt; temperaturbeständig bis 270°C; für vielfältige Rühraufgaben; durch die ovale Form ideal für den Einsatz in Gefäßen mit rundem Boden, wie z.B. das Kalorimeter (04402-00), geeignet.

35680-04

excellence in science 232

2.4 Physikalische Chemie, Stoffeigenschaften 2.4.6 Thermochemie, Kalorimetrie

Verdampfungsgefäß für Kalorimeter

Aus DURAN®; Einsatz zum durchsichtigen Kalorimeter zur Bestimmung der Verdampfungswärme von Flüssigkeiten.

Die Flüssigkeit wird langsam im Luftstrom verdampft und die erforderliche Energie dem Wasserbad des Kalorimeters entzogen. Wärmetauscher in Form einer Wendel.

04405-00

Einlaufpipette

Heizspule mit Buchsen

Heizspule an zwei 90 mm langen Stäben; mit zwei 4-mm-Buchsen, Abstand 19 mm; wird über die Öffnung im Deckel in das Kalorimeter eingehängt; Heizung erfolgt über ein Netzgerät.

Heizung in Luft: max. Stromstärke: 2 A; max. Spannung: 5 V; max.

Leistung: 10 W Heizung in Wasser: max. Stromstärke: 5 A; max. Spannung: 12 V; max. Leistung: 60 W

▪ ▪

04450-00

Bestimmung der Hydrattionsenthalpie eines Elektrolyts-Lösungsenthalpie (mit der Cobra3 BasicUnit)

Aus DURAN®, zur Bestimmung von Reaktionsenthalpien in Verbindung mit dem durchsichtigen Kalorimeter. Dazu wird die Einlaufpipette mit einer eingewogenen Reaktionslösung so in das durchsichtige Kalorimeter eingeführt, dass die Auslaufspitze oberhalb der anderen Reaktionslösung bleibt. Nach Temperaturausgleich wird dann die in der Pipette befindliche Lösung zur Lösung im Kalorimeter geblasen. Das nutzbare Volumen der Einlaufpipette ist ca. 50 ml.

Länge: 330 mm 04402-10 Prinzip

Kalorimeter, durchsichtig, Inhalt ca. 1200 ml

Bei der Auflösung eines festen Elektrolyten in Wasser tritt ein positiver oder negativer Wärmeeffekt auf, der durch die Zerstörung des Kristallgitters und die Bildung von hydratisierten Ionen verursacht wird. Aus den unterschiedlichen Wärmetönungen, die bei der Auflösung von wasserfreiem und hydratisiertem Kupfersulfat in Wasser gemessen werden, wird die Hydratationsenthalpie von Kupfersulfat berechnet.

Aufgaben 1.

2.

Messung der integralen Lösungsenthalpie von Kupfer(II)sulfat-pentahydrat und von wasserfreiem Kupfer(II)-sulfat .

Berechnung der Hydratationsenthalpie von wasserfreiem Kupfer(II)-sulfat

Lernziele Zur Bestimmung von spezifischen Wärmekapazitäten, Umwandlungsenergien, Reaktionsenthalpien, etc. Da das Kalorimeter durchsichtig ist, können gleichzeitig Stoffveränderungen beobachtet werden.

Doppelwandiges, evakuiertes Dewargefäß aus Glas mit Deckel und Standfuß; aus Sicherheitsgründen mit einer durchsichtigen Kunststoffschicht ummantelt (Splitterschutz bei Implosionen); im Deckel zwei große Öffnungen zum Einsetzen von Heizspule, Verdampfungsgefäß oder Thermometern sowie zum Einbringen von Substanzen.

Inhalt: ca. 1200 ml; Durchmesser: 130 mm; Höhe: 200 mm

▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Integrale Lösungsenthalpie Hess'scher Satz Gitterenergie Ionensolvatation Kalorimeter Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur

TESS expert Handbook Laboratory Experiments Chemistry 16504-12 Englisch P3020711

04402-00

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 233

2.4 Physikalische Chemie, Stoffeigenschaften 2.4.6 Thermochemie, Kalorimetrie

Bestimmung der Verbrennungsenthalpie mit der Kalorimeterbombe

Prinzip In der Kalorimeterbombe können Substanzen im Sauerstoffüberschuss vollständig verbrannt werden. Die freiwerdende Verbrennungswärme wird vom Kalorimetergefäß, in das die Bombe eintaucht, aufgenommen und führt zu einer Temperaturerhöhung ΔT. Die Wärmekapazität des Systems wird zunächst durch Zufuhr einer definierten Wärmemenge aus der Verbrennung von Benzoesäure bestimmmt. Danach erfolgt unter den gleichen Bedingungen die Verbrennung des Naphthalins.

Aufgabe 1.

2.

Bestimmen Sie die Verbrennungsenthalpie von Naphthalin mit Hilfe einer kalorimetrischen Bombe.

Berechnen Sie die Bildungsenthalpie des Naphthalins unter Anwendung des Hessschen Satzes aus der ermittelten Verbrennungsenthalpie.

Kalorimeter-Bombe

Funktion und Verwendung Edelstahldruckbehälter für die Verbrennung von flüssigen und festen organischen Substanzen unter hohem Sauerstoffdruck. Der Druckzylinder der Bombe mit einem Volumen von etwa 130 ml wird durch eine Spannkette mit dem Deckel druckfest verbunden. In diesen Deckel sind die Zuleitungen für die Heizspirale (Zünddraht) und die Sauerstoffzufuhr sowie eine Scheibe aus keramischer Faser zur Reduzierung der Wärmeabstrahlung aus dem Brennraum durch den Deckel eingelassen. Zur Messung wird die Substanz in einem Verbrennungsgefäß aus DURAN® auf einer Analysenwaage eingewogen und dieses in der dafür vorgesehenen Halterung eingeklemmt. Die Verbrennung von pulvrigen Proben führt erfahrungsgemäß zu leicht streuenden Ergebnissen. Besser reproduzierbare Ergebnisse erhält man, wenn die Substanzen zur Verbrennung mit einer Pillenpresse zu einem Pressling verarbeitet werden.

Lernziele

Vorteile

1. Hauptsatz der Thermodynamik, Hess'scher Satz, Verbrennungsenthalpie, Bildungsenthalpie, Wärmekapazität

Mit Hilfe des zum Lieferumfang gehörenden Kalorimeterdeckels kann die Kalorimeterbombe in das durchsichtige Kalorimeter eingehängt werden, so dass quantitative Messungen von Verbrennungswärmen möglich sind.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Chemistry 16504-12 Englisch P3021401

Ausstattung und technische Daten Kalorimeterbombe, Kalorimeterdeckel für Kalorimeterbombe, 10 Verbrennungsgefäße, 1 Rolle mit Zünddraht (100 m), Durchmesser (außen): 45 mm, Höhe (ohne Ventil): 175 mm Zubehör

Pillenpresse für Kalorimeter

Pillenpresse (04403-04), Druckschlauch (39299-00), Probengefäß für Kalorimeterbombe, 10 Stück (04403-03), Eisendraht d = 0,2 mm, l = 100 m (06104-00) 04403-00

Probengefäße für Kalorimeterbombe, 10 Stück

Zur Herstellung von Substanzpresslingen um einen Zünddraht herum aus pulverigem oder flockigem, vorwiegend organischem Material für die Kalorimeter-Bombe.

Zylinder aus Messing mit Bohrung zur Aufnahme der Stempel und im oberen Teil mit seitlichen Schlitzen zur Aufnahme des Zünddrahtes; 1 kurzer und 1 langer Stempel aus Stahl.

Zylinder: Durchmesser (außen): 32 mm; Höhe: 36 mm; Bohrungsdurchmesser: 10 mm Stempel: Durchmesser: 10 mm; Höhen: 15 und 35 mm 04403-04

04403-03

excellence in science 234

Aus DURAN®; zur Bestimmung von Verbrennungsenthalpien in Verbindung mit der Kalorimeter-Bombe (04403-00).

Durchmesser (außen): 16 mm; Höhe: 15 mm

2.4 Physikalische Chemie, Stoffeigenschaften 2.4.6 Thermochemie, Kalorimetrie

Druckschlauch mit Kupplungsstecker

Bestimmung der Bildungswärme des Wassers

Funktion und Verwendung Gummischlauch mit verstärkender Gewebeeinlage zum Anschluss der Kalorimeterbombe (04403-00) an eine Sauerstoffdruckflasche.

Ausstattung und technische Daten: Einseitig mit Kupplungsstecker für das Ventil der Kalorimeterbombe versehen, Durchmesser innen: 8 mm, Wandstärke: 4 mm, Länge: 1,5 m, inklusive zweier Schlauchschellen.

39299-00

Bestimmung der Bildungswärme von CO2 und CO und der "Hess'sche Satz"

Prinzip Der mit dem Deckel versehene Kalorimetereinsatz wird im Glasmantel befestigt und der Glasmantel mit Wasser gefüllt. An den Kapillarröhrchen des Deckels schließt man je eine Gasspritze an.

Eine der Gasspritzen wird mit Sauerstoff und die andere mit Wasserstoff gefüllt. Am Ausgang des Kalorimetereinsatzes schließt man eine dritte Gasspritze an. Die Elektroden im Deckel werden mit einem Hochspannungsnetzgerät verbunden und ein Dauerfunke im Brennraum erzeugt. Durch Hereindrücken der Kolben der gefüllten Gasspritzen werden die Gase in den Brennraum gedrückt und am Funken entzündet. Überschüssiges Gas wird in der dritten Spritze aufgefangen. Durch einen Überschuss an Sauerstoff und ein Hinund Zurückdrücken der Gase zwischen den Gasspritzen erreicht man, dass der Wasserstoff vollständig verbrannt wird.

Die bei der Reaktion freigesetzte Energie wird vom Kalorimetersystem aufgenommen. Aus der gemessenen Wärmemenge und der Stoffmenge des verbrannten Wasserstoffs lässt sich die Bildungswärme des Wassers berechnen.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Allgemeine und anorganische Chemie (CT) 01850-01 Deutsch P1136800

Prinzip Molare Standardbildungsenthalpien sind wichtige thermodynamische Tabellierungsgrößen zur Berechnung von Standardreaktionsenthalpien beliebiger Reaktionen. Sie sind definiert als die bei der direkten Bildung eines Mols des betreffenden Stoffes aus den stabilen reinen Elementen auftretende Reaktionswärme bei konstantem Druck. Für spontan ablaufende Reaktionen, wie die Bildung von Kohlenstoffdioxid aus Kohlenstoff, sind Bildungsenthalpien direkt durch kalorische Messungen bestimmbar. Sind Bildungsenthalpien nicht direkt auf diese Weise zugänglich, wie dies z. B. beim Kohlenstoffmonoxid der Fall ist, so können sie nach dem Satz von Hess bestimmt werden.

Dafür werden im hier gezeigten Beispiel die Reaktionsenthalpien für die Verbrennung von: 1. Kohlenstoff und 2. Kohlenstoffmonoxid zu Kohlenstoffdioxid experimentell bestimmt. Aus diesen experimentellen Werten kann dann die Bildungsenthalpie von Kohlenstoffmonoxid berechnet werden.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur

Kalorimetereinsatz für Glasmantel

Aus DURAN®, ergibt in Verbindung mit dem Glasmantel, dem Deckel für Kalorimetereinsatz und Verbrennungslanze für Gase ein Kalorimetersystem zur Messung von Heizwerten, Bildungswärmen und Reaktionsenthalpien fester, flüssiger und gasförmiger Stoffe. Die in dem rohrförmigen Brennraum freiwerdende Wärmeenergie wird über einen Wärmetauscher in Form einer Doppelwendel ("Kühlschlange") an die Kalorimeterflüssigkeit im Glasmantel (z. B. Wasser) abgegeben, bevor die Verbrennungsgase über das axiale Ansatzrohr nach außen abgeleitet werden.

02615-01

Demo advanced Chemie Handbuch Glasmantel (GLT) 01196-11 Deutsch P1223900

→ Eine umfassende Darstellung der Geräte aus dem Glasmantelsystem finden Sie im Kapitel 2.1 "Glasmantelsystem".

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 235

2.4 Physikalische Chemie, Stoffeigenschaften 2.4.7 Elektrische Eigenschaften

Magnetische und elektrische Eigenschaften Setzt man Stoffe einem magnetischen oder elektrischen Feld aus, so zeigen diese je nach ihrer chemischen Konstitution unterschiedliches Verhalten. Diese Eigenschaften nutzt man vielfach für analytische Zwecke.

Die elektrische Leitfähigkeit von Säuren

Bestimmung des Aktivitätskoeffizienten durch Leitfähigkeitsmessung

Prinzip Die Äquivalentleitfähigkeit starker Elektrolyte hängt von deren Konzentration ab. Der Quotient aus der Äquivalentleitfähigkeit bei einer bestimmten Konzentration und der Äquivalentleitfähigkeit bei unendlicher Verdünnung wird Leitfähigkeitskoeffizient genannt. Er resultiert aus interionischen Wechselwirkungen.

Prinzip Taucht man einen Leitfähigkeitsprüfer in Lösungen verschiedener Säuren mit unterschiedlichen Konzentrationen und legt an den Prüfer eine Spannung an, so beobachtet man jeweils einen unterschiedlich starken Stromfluss, der mit dem analogen Multimeter demonstrativ angezeigt wird. Aus den Messergebnissen kann man Rückschlüsse auf die Abhängigkeit des Dissoziationsgrades der Säuren von der Konzentration und die Art der Stromleitung in der Flüssigkeit ziehen.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Ionenverbindungen, Elektrochemie, Kinetik (CT) 01852-01 Deutsch

Aufgaben Messen Sie die spezifischen Leitfähigkeiten unterschiedlicher Kaliumchlorid- und Calciumchloridlösungen und berechnen Sie die jeweiligen Äquivalentleitfähigkeiten. Mit Hilfe der Kohlrausch-Gleichung sind die entsprechenden Äquivalentleitfähigkeiten bei unendlicher Verdünnung zu bestimmen und die Leitfähigkeitskoeffizienten zu berechnen.

Lernziele ▪ ▪ ▪ ▪

Äquivalentleitfähigkeit Ionenbeweglichkeit Leitfähigkeit Interionische Wechselwirkungen Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur

P1144700

TESS expert Handbook Laboratory Experiments Chemistry 16504-12 Englisch

Leitfähigkeitsprüfer

P3060801

Leitfähigkeitsmessgerät, digital, Demo

Funktion und Verwendung Zur qualitativen Untersuchung von Elektrolyten. Am Ende eines Glasrohres befinden sich zwei freiliegende Platinelektroden? mit Kunststoffgriff, Anschlussleitung mit 4-mm-Steckern? dazu Schutzrohr aus Metall.

Ausstattung und technische Daten ▪ ▪ ▪

250 mm langes Glasrohr mit Kunststoffgriff Platinelektroden (d = 0,3 mm) mit Schutzrohr aus Metall Anschlussschnur mit 4-mm-Steckern

13701-93

→ Eine umfassende Darstellung des Messgerätes und weitere Versuche dazu finden Sie im Kapitel "Leitfähigkeit".

44535-00

excellence in science 236

Zur Messung der Leitfähigkeit von Flüssigkeiten in Verbindung mit einer Leitfähigkeitsmesszelle.

Das Gerät ist durch eine übersichtliche Tastatur mit Leuchtdioden einfach zu bedienen und zeichnet sich dadurch aus, dass nicht nur die Leitfähigkeit sondern auch abgeleitete Größen angezeigt werden können.

2.4 Physikalische Chemie, Stoffeigenschaften 2.4.8 Brechungsindex und Drehwinkel

Brechungsindex und Drehwinkel Beim Durchgang von Licht durch transparente Medien kommt es an den Grenzflächen zur Brechung, beschrieben durch den Brechnungsindex n, der die optische Dichte angibt. Bestimmte Medien zeigen zusätzlich optische Aktivität, d. h. sie drehen die Polarisationsebene von linear polarisiertem Licht. Diese Eigenschaft wird durch den Drehwinkel beschrieben.

Siedediagramm einer binären Mischung

Funktion und Verwendung Zur Messung der Brechzahlen von Flüssigkeiten und Festkörpern bei einer Wellenlänge von 590 nm (Natrium-D-Linie) sowie zur Bestimmung der mittleren Dispersion nCnF. Die Skala der Brechzahlen (Brechungsindices) ist mit einer zusätzlichen Zuckergehaltsskala von 0…95% versehen. Prismen- und Skalenbeleuchtung durch Tageslicht oder eine seperate Beleuchtungseinrichtung. Prismenkasten mit Anschlussstutzen für einen Thermostaten.

Ausstattung und technische Daten ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Prinzip Ein Siedediagramm zeigt die Siedepunkte einer binären Mischung als Funktion des Gleichgewichts Dampf/Flüssigkeit der Mischung bei konstantem Druck. Die Siedepunkte verschiedener Mischungen aus Methanol und Chloroform werden gemessen und die Zusammensetzung der flüssigen Phasen anhand einer zuvor gemessenen Kalibrierkurve refraktometrisch bestimmt.

Aufgaben 1.

2.

Messbereich: Brechzahl 1,3-1,7 nD-Messgenauigkeit: 0,0003 Zuckerskale 0-95%, entsprechend Brechzahl 1,33-1,5 Prismenkasten mit Anschlussstutzen für Thermostate Lieferumfang: ▪ Holzkasten ▪ Immersionsflüssigkeit ▪ Umrechnungs- u. Korrekturtabellen ▪ Thermometer 0-70°C

35912-00

Drehung der Schwingungsebene durch eine Zuckerlösung

Bestimmen Sie den Brechungsindex der reinen Komponenten und von etwa 10 verschiedenen Mischungen bekannter Zusammensetzung.

Bestimmen Sie das Siedediagramm der binären Mischung aus Methanol und Chloroform.

Lernziele Grundlagen der Destillation, Gleichgewichtsdiagramm, chemisches Potential, Aktivitätskoeffizient, Raoultsches Gesetz, Gibbs-Duhemsche Gleichung , Henrysches Gesetz, Azeotrop (Versuchsliteratur nur in Englisch) Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Chemistry 16504-12 Englisch P3030401

Abbe-Refraktometer

Prinzip Zuckerlösungen sind optisch aktiv und drehen daher die Schwingungsebene von linear polarisiertem Licht. Die Drehung ist von der Konzentration, von der Dicke der durchstrahlten Flüssigkeitsschicht und von der Wellenlänge abhängig. In dem hier gezeigten didaktischen Aufbau aus Einzelkomponenten kann dies anschaulich demonstriert werden. Unter der Versuchs-Bestell-Nr. P0750900 ist aus dem gleichen Literaturwerk ein sehr ähnlicher Aufbau erhältlich, der die Funktionsweise eines Halbschattenpolarimeters zeigt.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Lichtwellen III 16052-31 Deutsch P0750800

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 237

2.4 Physikalische Chemie, Stoffeigenschaften 2.4.8 Brechungsindex und Drehwinkel

Polarisationsfilter auf Stiel

Zubehör und Ersatzmaterial für Halbschattenpolarimeter Für das Halbschattenpolarimeter (35906-93) sind die dafür passenden Polarimeterröhren mit einer Länge von 100 bzw. 200 mm und die Natriumlampe als Ersatzartikel erhältlich.

Funktion und Verwendung Zur Erzeugung und Analyse von linear polarisiertem Licht.

Polarimeterröhre 100 mm 35906-02 Polarimeterröhre 200 mm 35906-03 Natriumlampe für Polarimeter 35906-01

Ausstattung und technische Daten Dichroitische Folie zwischen Schutzglasscheiben, Drehbare Halterung auf Metallfassung mit Winkelskale und Stiel, Drehbereich: +/- 90°, Skalenteilung: 1°, Effektiver Filterdurchmesser: 32 mm, Abstand zwischen Filtermitte und Stielende: 180 mm

Kinetik der Inversionsreaktion von Saccharose

08610-00

Polarimeterröhre

Prinzip Funktion und Verwendung Zum Nachweis der Drehung der Polarisationsebene durch optisch aktive Substanzen in Flüssigkeiten.

Ausstattung und technische Daten Mit 2 Füllstutzen, Länge: 100 mm, Durchmesser: 14 mm.

08650-00

Die durch Hydronium-Ionen katalysierte Inversionsreaktion von Saccharose liefert Invertzucker, ein Gemisch aus Glucose und Fructose. Der Reaktionsverlauf wird von einer Änderung des Drehwinkels für polarisiertes Licht begleitet. Während Glucose rechtsdrehend ist, dreht Invertzucker die Polarisationsebene linear polarisierten Lichts nach links. Die zeitliche Änderung des Drehwinkels von polarisiertem Licht wird mit Hilfe eines Halbschattenpolarimeters gemessen.

Aufgaben

Halbschattenpolarimeter, 230 V AC

1.

2.

Es ist die spezifische Rotation von Saccharose und Lactose durch Messung der Drehwinkel von Lösungen verschiedener Konzentration zu bestimmen.

Es ist die Geschwindigkeitskonstante der Inversion von Saccharose zu ermitteln.

Lernziele Reaktionsgeschwindigkeit, Reaktionen erster Ordnung, Polarimetrie, Optische Drehung Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Chemistry 16504-12 Englisch Funktion und Verwendung Halbschattenpolarimeter zur Konzentrationsbestimmung optisch aktiver Substanzen in Flüssigkeiten.

Ausstattung und technische Daten Kompaktgerät mit Lichtquelle, 2 Polarimeterröhren: 100 + 200 mm, 1 auf die Na-D-Linie abgestimmter Filter, 2 Skalen 0-180 Grad, Skalenteilung: 1 Grad, Ablesbarkeit: mit Nonius 0,05 Grad, Natriumlampe: 589 nm, Netzanschluss: 230 V AC 35906-93

excellence in science 238

P3050301

2.4 Physikalische Chemie, Stoffeigenschaften 2.4.9 Stöchiometrie

Stöchiometrie Die Stöchiometrie ist die Lehre von den quantitativen Verhältnissen bei chemischen Reaktionen. Ihr liegen das Gesetz zur Erhaltung der Masse und das Gesetz der konstanten Proportionen für vollständig ablaufende chemische Reaktionen zugrunde. Damit ist es möglich, von der chemischen Reaktionsgleichung ausgehend, aus der Menge eines Reaktionsteilnehmers (Edukt oder Produkt) die Mengen aller anderen an der Reaktion beteiligten Stoffe zu berechnen.

Das Gesetz von der Erhaltung der Masse bei chemischen Reaktionen

Reaktionsgefäß nach Landolt, SB 19

Prinzip Die experimentelle Bestätigung des Gesetzes vom Erhalt der Masse kann durch die Fällung von Calciumcarbonat im Gefäß nach Landolt erfolgen. Die beiden Lösungen mit den Ausgangsprodukten werden getrennt voneinander in die beiden Schenkel des Gefäßes eingefüllt, das Gefäß wird verschlossen und gewogen. Durch Kippen des Gefäßes werden die Lösungen gemischt und eine Fällungsreaktion kann beobachtet werden. Dabei kommt es zu keiner Veränderung der Masse, wie sich durch erneutes Wägen leicht feststellen lässt.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Allgemeine und anorganische Chemie (CT) 01850-01 Deutsch P1134300

Funktion und Verwendung Aus Glas; zur Nachprüfung des Gesetzes zum Erhalt der Massen bei chemischen Reaktionen. Zwei zylindrische Reaktionsgefäße mit Stopfenbett SB 19, die über einen Bogen aus Glasrohr miteinander verbunden sind.

Ausstattung und technische Daten Breite: ca. 105 mm, Höhe: ca. 90 mm, Außendurchmesser der Reaktionsgefäße: 24 mm 36811-00

Quantitative Untersuchung von Oxiden

Set aus Waage Sartorius CPA 623S und Software, 230 V

Prinzip Set mit Kostenvorteil aus der Waage Sartorius CPA623S mit eingebauter RS232-Schnittstelle und der measure-Software für Waagen. (Die seriellen Anschlusskabel zum Verbinden der Waage mit dem PC gehören nicht zum Lieferumfang.) Die Sartorius-Waagen der CP-Serie bieten viele technische Vorteile, die den dauerhaften Betrieb der Waagen mit größtmöglicher Messgenauigkeit sicherstellen: Monolithische Wägesystemtechnologie, robust, präzise, zuverlässig - auf Jahre! → Eine ausführliche Darstellung der Waage sowie weitere Waagen finden Sie im Kapitel "Waagen".

49224-88

Die Gewichtszunahme bei der Oxidation eines Metalles an der Luft wird in diesem Schülerexperiment durch direkte Wägung verfolgt.

Aus der Umwandlung des Metalls in sein Oxid resultiert eine Gewichtszunahme, die sich direkt aus der Beobachtung der Waage ergibt.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS advanced Chemie Handbuch Allgemeine und Anorganische Chemie Teil 1 01835-01 Deutsch P1026100

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 239

2.4 Physikalische Chemie, Stoffeigenschaften 2.4.9 Stöchiometrie

Das Volumengesetz von Gay-Lussac

Das Gesetz von Avogadro

Prinzip Prinzip Das Volumengesetz von Gay-Lussac besagt, dass Gase stets in bestimmten festen Volumenverhältnissen miteinander reagieren.

Bei dem Versuch werden Gasgemische aus Wasserstoff und Sauerstoff in unterschiedlichen Mischungsverhältnissen im Kolbeneudiometer explosionsartig zur Reaktion gebracht. In kürzester Zeit können dabei etliche dieser Gasgemische gezündet werden, so dass sich schnell zeigt: Wasserstoff und Sauerstoff reagieren stets im Volumenverhältnis von 2: 1 miteinander.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Glasmantel (GLT) 01196-11 Deutsch

Avogadro stellte 1811 aufgrund des Gleichverhaltens der (idealen) Gase bei Temperatur- und Druckerhöhungen (siehe Gasgesetze), sowie des Volumengesetzes von Gay-Lussac die Hypothese auf, dass sich unter gleichen Bedingungen von Druck und Temperatur im gleichen Volumen die gleiche Anzahl von Gasteilchen (Molekülen, Atomen) befinden müssen. Wenn diese Vermutung des Avogadro stimmt, muss ein Gemenge aus sechs Raumteilen CO und drei Raumteilen O2 zur Bildung von sechs Raumteilen CO2 führen, wenn Druck und Temperatur vor und nach der Reaktion gleich sind. Auch ein auf etwas über 100°C erhitztes Gasgemisch aus sechs Raumteilen H2 und drei Raumteilen O2 muss dann sechs Raumteile Wasserdampf ergeben, und ein Gemisch aus fünf Raumteilen H2 und fünf Raumteilen Cl2 muss zu zehn Raumteilen Chlorwasserstoff-Gas führen. Die Richtigkeit dieser Hypothese wird anhand der genannten Reaktionen experimentell untersucht.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur

P1223551

Demo advanced Chemie Handbuch Glasmantel (GLT) 01196-11 Deutsch

Kolbeneudiometer, beheizbar

P1223651

Stilles Eudiometer

Das Kolbeneudiometer besteht aus einem Glaszylinder mit beweglichem Kolben und dient zur Ermittlung von Volumenverhältnissen bei explosionsartigen Gasreaktionen. Zwei 4-mm-Buchsen dienen zum Anschluss des Zündfunkengebers. Mit diesem Gerät können Gasgemische bei Zimmertemperatur zur Reaktion gebracht werden, die zu gasförmigen Reaktionsprodukten führen oder bei denen Restgasmengen der Reaktionsgase im Zylinder verbleiben (z. B. Gemische aus Luft und Wasserstoff, aus Kohlenmonoxid und Sauerstoff). Die Gasgemische werden einfach mittels einer Injektionsspritze in das Eudiometer injiziert. Die Zündung des Gasgemisches erfolgt dann problemlos und sicher mit Hilfe des Zündfunkengebers. Wird das Kolbeneudiometer in den Glasmantel montiert, so lassen sich auch die Volumenverhältnisse von Gasreaktionen bei anderen Temperaturen als Zimmertemperatur untersuchen, wie etwa die Reaktion eines stöchiometrischen Gemisches aus Wasserstoff und Sauerstoff bei über 100°C.

02612-00

→ Eine ausführliche Darstellung der Eudiometer finden Sie im Kapitel 2.1 "Glasmantelsystem".

02611-00

excellence in science 240

Das Stille Eudiometer besteht aus einem Glaszylinder mit beweglichem Kolben und einem Verschlussdeckel mit Gaszuleitung, Zündelektroden und zwei 4-mm-Buchsen. Es dient zur Ermittlung von Volumenverhältnissen bei kontinuierlicher Verbrennung von Gasgemischen. Im Gegensatz zum Kolbeneudiometer, in dem die Reaktionen von Gasen explosionsartig verlaufen, erfolgt die Verbrennung von Gasportionen im Stillen Eudiometer ruhig und kontrolliert. Die Gasgemische werden dabei durch eine im Eudiometer integrierte Rückschlagsicherung mit Hilfe einer Injektionsspritze langsam eingespritzt. Durch Anlegen einer Hochspannung an die Elektroden im Brennraum wird ein Dauerfunke erzeugt, der die kontinuierliche Zündung der eindringenden Gase bewirkt. Das Gerät kann in den Glasmantel eingesetzt werden, um die Volumenverhältnisse von Gasreaktionen auch bei anderen Temperaturen als Zimmertemperatur zu untersuchen.

2.4 Physikalische Chemie, Stoffeigenschaften 2.4.10 Molmassenbestimmung

Molmassenbestimmung Jedes reine Element und jede reine chemische Verbindung besitzt eine relative Molmasse, die in g/mol (Masse pro Stoffmenge von 1 mol) angegeben wird. Die Kenntnis der Molmasse ist für viele Aspekte der Chemie von außerordentlicher Bedeutung. Daher wurden auch viele verschiedenen Verfahren zur Molmassenbestimmung ausgearbeitet, die ihre Ergebnisse gegenseitig überprüfen und die den bei den einzelnen Substanzen eventuell auftretenden Problemen angepasst sind.

Alkene: Bestimmung der molaren Masse und Nachweis mit Baeyers Reagenz

Funktion und Verwendung Zur Speicherung von Gasen und anschließender Bestimmung der Molmassen durch Wägung.

Ausstattung und technische Daten ▪

▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Plastikbeutel mit Schlauch. Am Ende des Schlauches ist ein Schlauchadapter befestigt, der es erlaubt, den Schlauch mit anderen Schläuchen, mit einem Durchmesser von 6 bis 10 mm, zu verbinden.

Zur Speicherung von Gasen kann der Beutel am Schlauch mit Hilfe einer Schlauchklemme (43631-15) verschlossen werden. zur Aufnahme von maximal 1500 ml Beutelmaß (mm): 250 x 190 Länge des Schlauches: 850 mm Schlauchdurchmesser: 6 mm

40469-00

Bestimmung der molaren Masse unter Verwendung des idealen Gasgesetzes

Prinzip Füllt man ein Gasometer mit der Menge eines Gases (Ethen, Propen), das bei Normalbedingungen (1013 hPa, 0°C) einem Liter entspricht, und drückt dieses Gas anschließend in einen Plastikbeutel, so kann dessen Masse durch Wiegen leicht bestimmt und daraus eine Anzahl möglicher Summenformeln ermittelt werden. Da Alkane und Alkene mit gleicher Anzahl an Kohlenstoffatomen wegen der geringen Massendifferenzen nicht unterschieden werden können, prüft man das Verhalten gegenüber einer essigsauren Lösung von Kaliumpermanganat (Baeyers Reagenz). Im Falle eines Alkens wird die Lösung entfärbt.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Organische Chemie (CT) 01853-01 Deutsch P1150800

Prinzip Alle Gase, ausgehend von einer ersten Annäherung, befolgen die ideale Gasgleichung, die sich auf den Druck p, das Volumen V, die Temperatur T und die Substanzmenge eines Gases n bezieht. Die Substanzmenge eines Gases n wird ausgedrückt durch die Molzahl und ist gleichzusetzen mit m/M, wobei m die Masse des Gases und M die Masse eines Mols dieses Gases ist. Das Volumen einer bekannten Gasmasse wird bei gegebener Temperatur und Druck gemessen, sodass die ideale Gasgleichung benutzt werden kann, um die molare Masse des Gases zu bestimmen.

Aufgaben

Plastikbeutel mit Schlauch, 10 Stück

Bestimmen Sie die molaren Massen der Gase Helium, Stickstoff, Kohlendioxid und Methan.

Lernziele Molare Masse und relative molare Masse, Eigenschaften von Gasen, ideale und reale Gase, Zustandsgleichungen Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Chemistry 16504-12 Englisch P3010401

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 241

2.4 Physikalische Chemie, Stoffeigenschaften 2.4.10 Molmassenbestimmung

Glaskugel, ca. 100 ml, mit 2 Hähnen

Bestimmung molarer Massen durch Messung der Siedepunktserhöhung (Ebullioskopie)

Funktion und Verwendung Aus DURAN®; mit zwei angesetzten Einwegventilhähnen mit PTFESpindel.

Die Glaskugel dient zur Bestimmung der Dichte und der molaren Masse von Gasen. Dazu wird die Kugel evakuiert, gewogen, mit einer abgemessenen Gasportion (z. B. aus einer Gasspritze) gefüllt und erneut gewogen. Aus der Differenz der beiden Wägungen und dem abgemessenen Gasvolumen erhält man die Dichte und die molare Masse des Gases.

Ausstattung und technische Daten ▪ ▪

Kugeldurchmesser: 57 mm Außendurchmesser der Glasrohre: 8 mm

36810-00

Bestimmung molarer Massen nach der Dampfdichtemethode

Prinzip Löst man einen Stoff in einem Lösungsmittel, so besitzt die resultierende Lösung einen höheren Siedepunkt als das reine Lösungsmittel. Die Erhöhung der Siedetemperatur ist dabei direkt proportional zur Konzentration des gelösten Stoffes, so dass aus der Einwaage des gelösten Stoffes, der Masse des Lösungsmittels und der Siedepunktserhöhung die Molmasse der Substanz bestimmt werden kann. Experimentell geht man so vor, dass zuerst die Siedetemperatur des reinen Lösungsmittels bestimmt wird. Nach Zugabe einer genau abgewogenen Menge der zu untersuchenden Substanz misst man die Siedetemperatur der Lösung.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Allgemeine und anorganische Chemie (CT) 01850-01 Deutsch P1136000

Pillenpresse

Prinzip Die molare Masse einer Flüssigkeit wird bestimmt, indem eine kleine Menge davon in die aufgeheizte Gasspritze injiziert wird. Die Flüssigkeit verdampft und das entstehende Gas treibt den Kolben der Gasspritze aus dem Spritzenkörper hinaus. Bei konstanter Temperatur und konstantem Druck wird das Volumen des Gases dann an der Skala der Gasspritze abgelesen.

Aus den Messwerten Druck, Temperatur, Volumen und Masse der verdampften Flüssigkeit erhält man gemäß:

M = (m ·R · T) / (p · V)

Funktion und Verwendung

die molare Masse. Der Vorteil des gezeigten apparativen Aufbaus ist, dass er in kurzer Zeit eine Vielzahl von Messungen erlaubt.

Zur Herstellung von Substanzpresslingen aus pulverigem oder flockigem Material für die Siedepunktserhöhung oder Gefrierpunktserniedrigung. Zylinder aus Messing mit Bohrung zur Aufnahme der Stempel; 1 kurzer und 1 langer Stempel aus Stahl.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Glasmantel (GLT) 01196-11 Deutsch P1223301

Ausstattung und technische Daten ▪ Nirosta-Zylinder mit Bohrung und Schlitz sowie 2 Stempel ▪ Zylinder: Durchmesser (außen): 32 mm; Höhe: 36 mm; Bohrungsdurchmesser: 10 mm ▪ Stempel: Durchmesser: 10 mm; Höhen: 15 und 35 mm 04403-04

excellence in science 242

2.4 Physikalische Chemie, Stoffeigenschaften 2.4.10 Molmassenbestimmung

Gerät zur Siedepunktserhöhung

Gerät zur Gefrierpunktserniedrigung

Funktion und Verwendung

Funktion und Verwendung

Aus DURAN®; zur Bestimmung molarer Massen gelöster Stoffe durch Siedepunktserhöhung (Ebullioskopie). Das Gerät umfasst zwei zylindrische Glasgefäße, die ineinander gesetzt werden. Das äußere Gefäß besteht aus einem Glasrohr mit einer Glasgewindeverschraubung GL 45/ 32, einem seitlichen Glasrohrstutzen direkt unterhalb der Verschraubung und einem Glasrohrstutzen am Boden.

Das innere Gefäß ist unten geschlossen. Am oberen Ende befindet sich eine Glasgewindeverschraubung GL 25/10. Unterhalb dieser Verschraubung befindet sich seitlich eine Öffnung im Glasrohr, die in ein Glasröhrchen mündet, das bis kurz oberhalb des Gefäßbodens reicht.

Aus DURAN®; zur Bestimmung molarer Massen gelöster Stoffe durch Gefrierpunktserniedrigung (Kryoskopie). Das Gerät umfasst zwei zylindrische Glasgefäße, die ineinander gesetzt werden. Das äußere Gefäß besteht aus einem geschlossenen Glasrohr mit einer Glasgewindeverschraubung GL 45/32 und einem runden Boden.

Das innere Gefäß ist ebenfalls geschlossen, hat aber einen flachen Boden. Am oberen Ende befindet sich eine Glasgewindeverschraubung GL 25/10. Unterhalb dieser Verschraubung befindet sich seitlich eine schräge Öffnung mit einer Glasgewindeverschraubung GL 18 mit Verschlusskappe.

Vorteile

Vorteile

Zur Messung von Siedepunktserhöhungen wird das innere Gefäß dicht mit dem äußeren verschraubt. Das äußere Gefäß wird über den unteren Glasrohrstutzen mit dem Rundkolben verbunden. Der Rundkolben und das innere Gefäß werden mit dem für die Messung ausgewählten Lösungsmittel befüllt. In der Glasgewindeverschraubung des inneren Gefäßes wird ein Temperaturmessgerät (Thermometer oder elektronischer Thermosensor) befestigt. Das Lösungsmittel im Rundkolben wird mit einem Heizpilz zum Sieden erhitzt. Der Lösungsmitteldampf gelangt über den unteren Glasrohrstutzen in das äußere Gefäß und über die Öffnung dann in das innere Gefäß und erwärmt das sich dort befindende Lösungsmittel zum Sieden. Der Siedepunkt wird gemessen.

Eine zweite Siedepunktbestimmung führt man aus, nachdem zu dem Lösungsmittel des inneren Gefäßes eine zu einer Pille gepressten Probe der zu untersuchenden Substanz zugegeben wurde. Aus der gemessenen Siedepunktserhöhung und der Masse der zugegebenen Substanz kann die molare Masse dieser Substanz bestimmt werden.

Zur Messung von Gefrierpunktserniedrigungen werden die beiden Gefäße ineinandergesetzt und dicht verschraubt. Das äußere Gefäß wird mit einer Flüssigkeit zum Wärmetransport (z. B. Ethanol) befüllt. Das innere Gefäß nimmt das ausgewählte Lösungsmittel auf. In der oberen Glasgewindeverschraubung wird ein Temperaturmessgerät (Thermometer oder elektronischer Thermosensor) befestigt. Das so zusammengesetzte Gerät wird in ein Behälter mit einer Kältemischung gehängt und der Gefrierpunkt des Lösungsmittel ermittelt. Eine zweite Gefrierpunktsbestimmung wird ausgeführt, nachdem zu dem Lösungsmittel im inneren Gefäß eine zu einer Pille gepresste Probe der zu untersuchenden Substanz zugegeben wurde. Aus der gemessenen Gefrierpunktserniedrigung und der Masse der zugegebenen Substanz kann die molare Masse dieser Substanz bestimmt werden.

Ausstattung und technische Daten ▪

Maße des äußeren Gefäßes: ▪ Durchmesser: da = 44 mm ▪ Gesamtlänge: l = 180 mm

▪

Maße des inneren Gefäßes: ▪ Durchmesser: da = 32 mm ▪ Gesamtlänge: l = 220 mm

Ausstattung und technische Daten ▪

Maße des äußeren Gefäßes: ▪ Durchmesser: da = 44 mm ▪ Gesamtlänge: l = 175 mm ▪

▪

Außendurchmesser der Glasrohrstutzen: da = 8 mm

Maße des inneren Gefäßes: ▪ Durchmesser: da = 32 mm ▪ Gesamtlänge: l = 205 mm

Zubehör

Zubehör Pillenpresse (04403-04) 36821-00

Pillenpresse (04403-04) 36820-00

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 243

2.4 Physikalische Chemie, Stoffeigenschaften 2.4.10 Molmassenbestimmung

Bestimmung molarer Massen durch Messung der Gefrierpunktserniedrigung (Kryoskopie)

Reaktionszylinder mit Hahn, GL 25

Prinzip Die Lösung eines Stoffes gefriert bei einer niedrigeren Temperatur als das reine Lösungsmittel. Das Ausmaß der Erniedrigung des Gefrierpunktes ist dabei direkt proportional zur Konzentration des gelösten Stoffes.

Somit kann man mit Hilfe der Gefrierpunktsernidriegung ebenso wie mit der Siedepunktserhöhung die Molmasse von Substanzen bestimmen. Dafür wird zuerst der Gefrierpunkt des reinen Lösungsmittels und nach Zugabe einer genau abgewogenen Menge der zu untersuchenden Substanz der Gefrierpunkt der Lösung bestimmt.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Allgemeine und anorganische Chemie (CT) 01850-01 Deutsch

Funktion und Verwendung Zur Bestimmung molarer Massen und Wertigkeiten von Metallen.

Der Glaszylinder ist am unteren Ende mit einem Dreiwegehahn und oben mit einer Glasgewindeverschraubung GL 25/8 versehen. An der Seite befindet sich ein Ansatzstutzen mit Glasgewindeverschraubung GL 18/8. Der Einsatz besteht aus einer Schubstange, an der am unteren Ende ein Aufnahmegefäß für die Proben befestigt ist.

Ausstattung und technische Daten ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

P1136100

Bestimmung der molaren Massen von Metallen

Durchmesser des Glaszylinders: 50 mm Gesamthöhe: ca. 260 mm (ohne Einsatz) Gesamtbreite: ca. 100 mm Gesamtlänge des Einsatzes: ca. 190 mm aus DURAN®

35852-15

Nivellierbirne 150 ml, SB 19, Olive

Prinzip In den Einsatz des Reaktionszylinders wird ein abgewogenes Stück Metall gegeben und der Zylinder über den Dreiwegehahn mit einer Säure etwa bis zur Hälfte gefüllt. Durch Absenken des Einsatzes bringt man das Metall mit der Säure zur Reaktion und fängt den entstehenden Wasserstoff in der angeschlossenen Gasspritze auf.

Aus der Masse des Metalls und dem Volumen des entstandenen Wasserstoffs erhält man die gesuchte Molmasse. Die Reaktion kann auch dazu genutzt werden, die Wertigkeit des Metalls zu bestimmen.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Komplettversuche (CET) 01855-01 Deutsch

Aus Glas; Nivellierbirne (Niveaugefäß) für Druckausgleich.

Ausstattung und technische Daten ▪ ▪ ▪ ▪

mit Stopfenbett SB 19 Ansatzstutzen mit Glasolive Außendurchmesser der Olive: 8 mm Inhalt: 150 ml

36515-00

P1309400

excellence in science 244

Funktion und Verwendung

2.4 Physikalische Chemie, Stoffeigenschaften 2.4.11 Diffusion und Osmose

Diffusion und Osmose Unter Diffusion versteht man die ohne äußere Einwirkung eintretende Vermischung von unterschiedlichen, miteinander in Kontakt stehenden gasförmigen, flüssigen oder festen Stoffen, die durch selbstständige Bewegung (Brownsche Molekularbewegung) von Ionen, Atomen oder Molekülen erfolgt. Diffusionsvorgänge sind in Natur und Technik häufig anzutreffen. Die Osmose ist ein Spezialfall der Diffusion. Hier wandern Wassermoleküle oder andere Lösungsmittelmoleküle durch eine halbdurchlässige Scheidewand (semipermeable Membran), die zwar die Moleküle des Lösungsmittels durchtreten lässt, aber nicht die darin gelösten Moleküle oder Ionen. Semipermeable Membranen und osmotische Vorgänge spielen eine wichtige Rolle für die Lebensfunktionen pflanzlicher und tierischer Zellen.

Brownsche Molekularbewegung

Diffusion in Gasen: Diffusionskoeffizient von Brom in Luft

Prinzip Diffusion entsteht durch Materienfluss entlang eines Konzentrationsgefälles. Bei der Verdampfungsmethode wird ein stationärer Konzentrationsgradient erzeugt, bei dem die Konzentration linear mit dem Abstand sinkt. Unter diesen Bedingungen kann der Diffusionskoeffizient direkt unter Anwendung des ersten Fick'schen Gesetzes berechnet werden.

Prinzip

Aufgaben

Flüssigkeitsteilchen sind relativ beweglich. Sie übertragen ihre Energie auf benachbarte Teilchen, die dadurch selbst in Schwingung geraten und die Bewegung der Flüssigkeitsteilchen indirekt sichtbar machen. Dies lässt sich auf einfache Art unter dem Mikroskop beobachten.

Messen Sie den Diffusionskoeffizient von Brom in Luft unter Verwendung der Verdampfungsmethode.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS advanced Chemie Handbuch Allgemeine und Anorganische Chemie Teil 1 01835-01 Deutsch

Lernziele Kinetische Gastheorie, Transporteigenschaften, Fick'sche Diffusionsgesetze, Diffusionskoeffizienten, Alternative Bestimmungsmethoden (z. B. Loschmidtsche Methode) Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Chemistry 16504-12 Englisch

P1024800 P3010301

Schüler-Mikroskop SFC-100FL

T-Stück Diffusion NS 29

Funktion und Verwendung Aus Duran®; zur Messung von Diffusionskoeffizienten von Gasen.

Ausstattung und technische Daten

→ Mikroskope finden Sie im Kapitel Basisgeräte unter "Mikroskope".

62417-93

Die Enden des waagerechten Teils sind mit Oliven versehen; das Rohr des senkrechten Teils besitzt etwa auf halber Länge einen Normschliffkern NS 29/32; Außendurchmesser der Oliven: 8 mm; Außendurchmesser des senkrechten Rohrs: 22 mm; Gesamthöhe: ca. 230 mm; Breite: ca. 170 mm.

35859-00

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 245

2.4 Physikalische Chemie, Stoffeigenschaften 2.4.11 Diffusion und Osmose

Teilchenbewegung (Diffusion, Wärmebewegung)

Der Gasaustausch durch Diffusion hat bei der Atmung und der Transpiration eine große Bedeutung. Die unterschiedlichen Diffusionsgeschwindigkeiten verschiedener Gase durch einen porösen Tonzylinder können mit dem Diffusionsapparat sichtbar gemacht werden. Wird Wasserstoff unter das Becherglas geleitet, diffundiert er schneller in den mit Wasser gefüllten Kolben als die Luftteilchen nach außen wandern. Der Druck im Kolben erhöht sich, und Wasser spritzt aus dem seitlichen Glasrohr. Nach Beendigung der Gaszufuhr entsteht umgekehrt Unterdruck im Kolben, da der Wasserstoff schneller durch den Tonzylinder nach außen strömt als die Luft nach innen. Dann werden über das seitliche Glasrohr Luftblasen nach innen gesaugt.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Allgemeine und anorganische Chemie (CT) 01850-01 Deutsch P1131200

Osmose - Abhängigkeit des osmotischen Drucks von der Konzentration

In diesem Aufbau mit sieben Kammern kann die Abhängigkeit des osmotischen Druckes von der Konzentration der verwendeten Lösung sehr anschaulich demonstriert werden. Dazu füllt man die zweite, vierte und sechste Kammer mit einer 5%igen bzw.

10%igen und 15%igen Zuckerlösung und die anderen Segmente mit Wasser. Zwischen den einzelnen Segmenten wird eine Cellophanfolie als semipermeable Membran gespannt. Die Abhängigkeit des osmotischen Vorgangs von den verwendeten Konzentrationen kann an den Veränderungen der Flüssigkeitssäulen in den Kapillaren auf einfache Weise verfolgt werden.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur

Bestimmung des Diffusionspotentials

Demo advanced Chemie Handbuch Allgemeine und anorganische Chemie (CT) 01850-01 Deutsch P1135700

Osmose- und Elektrochemie-Kammer

Prinzip An der Grenze zwischen zwei Lösungen mit unterschiedlicher Ionenkonzentration tritt ein elektrochemisches Potential auf, dessen Größe durch das Konzentrationsverhältnis und durch die Überführungszahlen der beteiligten Ionen bestimmt wird. Die Potentialdifferenz kann für verschiedene Ionen als Funktion der Konzentration an semipermeablen und anionenselektiven Membranen gemessen werden.

Aufgaben 1.

2.

Messen Sie das Diffusionspotential als eine Funktion des Konzentrationsgradienten an einer Cellophan-Membran und an einer kationenselektiven Membran.

Bestimmen Sie die Überführungszahlen für die Ionen in HCl, NaCl und KCl.

Lernziele Konzentrationszellen mit Transport; Überführungszahlen; semipermeable Membran; selektiv-permeable Membran; Nernstsche Gleichung Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Chemistry 16504-12 Englisch

Funktion und Verwendung Aus DURAN®; zur Demonstration und Beobachtung osmotischer Vorgänge.

Vorteile Die Kammer lässt sich problemlos aufbauen und reinigen. Zwischen zwei Dichtringen können beliebige semipermeable Membranen eingespannt werden. Durch die große Grenzfläche unterschiedlich konzentrierter Lösungen wird sehr schnell ein messbarer Anstieg im Kapillarrohr erreicht. Zum Ablesen der Steighöhe kann das Kapillarrohr mit einer Skale versehen werden.

Ausstattung und technische Daten Kammer bestehend aus: 2 Glaskörpern mit Flansch und je 1 Stutzen mit Glasgewinde GL 25/8; 1 Flanschhalter aus Kunststoff; 1 Satz Flanschdichtungen, 10 Stück, Außendurchmesser der Kammer: da = 3,4 cm, Innendurchmesser der Kammer: di ca. 3 cm, Flanschdurchmesser: da = 4,7 cm, Länge eines Segmentes: ca. 90 mm, Höhe: ca. 85 mm, Volumen je Segment: ca. 65 ml, Dichtring aus Gummi: Dicke: 1 mm.

35821-00

P3061101

excellence in science 246

2.4 Physikalische Chemie, Stoffeigenschaften 2.4.11 Diffusion und Osmose

Zusatzkammer für Osmose und Elektrochemie

Glasrohrhalter mit Maßbandklemme

Funktion und Verwendung Funktion und Verwendung Aus DURAN®; zur Erweiterung der Osmose- und Elektrochemiekammer.

Vorteile Die Zusatzkammer lässt sich problemlos zwischen die beiden Segmente der Osmose- und Elektrochemiekammer einbauen. Durch Aneinanderreihung können mit der Zusatzkammer Aufbauten von nahezu unbegrenzter Anzahl an Einzelsegmenten zusammengesetzt werden.

Zur senkrechten und waagerechten Halterung von Glasrohren, Thermometern und Maßband an Stativstangen.

Ausstattung und technische Daten Aus Kunststoff, gelb. Zur Halterung von: Glasröhrchen d = 8 mm / Thermometern d = 8 mm / Kapillarröhrchen d = 5 mm / Maßband / l = 2 m (09936-00), Klemmvorrichtung für runde Stativstangen d = 10 mm, Maße (mm): 70 x 35 x 25.

05961-00

Ausstattung und technische Daten Kammer bestehend aus: 1 Glasmittelstück mit 2 seitlichen Flanschen und 1 Stutzen mit Glasgewinde GL 25/8; 1 Flanschhalterung; 1 Satz Flanschdichtungen, 10 Stück, Außendurchmesser der Kammer: da = 34 mm, Flanschdurchmesser: da = 47 mm, Länge der Zusatzkammer: ca. 85 mm, Höhe: ca. 85 mm, Volumen der Zusatzkammer: ca. 65 ml, Dichtring aus Gummi, Dicke: 1 mm, Innendurchmesser: di = 41 mm, Außendurchmesser: da = 51 mm.

Membranen für Osmose

35821-10

Kapillarröhrchen, Laborglas, gerade, di = 1,7 mm, l = 450 mm

Funktion und Verwendung

Zur Demonstration osmotischer Vorgänge können unterschiedlichste Membranen eingesetzt werden, von denen hier drei genannt seien.

Cellophan, 300 mm x 200 mm, Folien aus Hydratcellulose, Stärke 0,025 mm, 5 Bogen 32987-00 Kationenpermeable Membran, 6 cm x 6 cm, 5 Stück 31504-02 Schweinsblase, 3 Stück 64856-01

Kapillarrohr gerade.

Ausstattung und technische Daten Aus Laborglas, Außendurchmesser: 7,5 mm, Innendurchmesser: 1,7 mm, Länge: 450 mm

Osmose: "Chemischer Garten"

05939-00

Skale, l = 350 mm

Funktion und Verwendung Zur Messung von Füllhöhen in Glasrohren.

Ausstattung und technische Daten Aus Metall, mit zwei Metallklemmen zum Befestigen an Rohren mit einem Außendurchmesser von 6 bis 10 mm, schwarzer Aufdruck auf weißem Untergrund, mit 1-mm-Teilung und demonstrativer Blockteilung, Länge 350 mm, Breite 30 mm..

64840-00

Ein eindrucksvolles Beispiel für osmotische Vorgänge ist der "Chemische Garten". Die in eine Natronwasserglaslösung geworfenen Metallsalze reagieren mit dem Natriumsilikat sofort unter Ausbildung einer unlöslichen Silikathülle, die eine weitere Reaktion verhindert. Diese Hülle ist aber wasserdurchlässig, so dass innerhalb der Hülle eine wässrige Salzlösung entsteht, deren Druck aufgrund der Konzentration höher als der Außendruck ist. Dadurch platzt die Hülle auf, es tritt Salzlösung aus, die aber sofort wieder eine Silikathülle bildet. Auf diese Weise kommt es zu einem ruckartigen Wachstum der bizarren Kristalle.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS advanced Chemie Handbuch Allgemeine und Anorganische Chemie Teil 2 01836-01 Deutsch P1032000

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 247

2.4 Physikalische Chemie, Stoffeigenschaften 2.4.12 Reaktionskinetik

Reaktionskinetik Reaktionskinetik ist ein großes Gebiet der physikalischen Chemie, das den zeitlichen Ablauf chemischer Vorgänge als Funktion von Konzentration, Druck, Temperatur, Lichtstärke, elektrischer Felder, Katalysatoren etc. beschreibt. So vielfältig die Einflüsse chemische Reaktionen sind, so vielfältig sind auch die Methoden, den zeitlichen Ablauf einer Reaktion messend zu verfolgen.

Abhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit von der Stoffart II

Abhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit von der Temperatur I (Essigsäure - Magnesium)

Prinzip Prinzip Die Geschwindigkeit, mit der eine chemische Reaktion abläuft, hängt stark von den bei der Reaktion beteiligten Stoffen ab. Bei der Reaktion von Magnesium mit unterschiedlichen Säuren lässt sich dies durch Messen der jeweils pro Zeiteinheit gebildeten Mengen an Wasserstoff einfach demonstrieren.

Die Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion wird stark von der Temperatur beeinflusst. Durch die Umsetzung von Magnesium mit Essigsäure bei verschiedenen Temperaturen und Messen der dabei jeweils pro Zeiteinheit gebildeten Mengen an Wasserstoff lässt sich dies gut zeigen. Ein Vergleich der Anfangsgeschwindigkeiten der Reaktionen zeigt in erster Näherung etwa eine Verdopplung der Reaktionsgeschwindigkeit bei einer Temperaturerhöhung um 10 K.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Ionenverbindungen, Elektrochemie, Kinetik (CT) 01852-01 Deutsch

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Ionenverbindungen, Elektrochemie, Kinetik (CT) 01852-01 Deutsch

P1149200

P1149400

Gasometer, 1000 ml

Gasspritze, mit Dreiweghahn, 100 ml

Funktion und Verwendung Funktion und Verwendung Spezialgasometer zur trockenen Speicherung von Gasen.

Besonders geeignet zum Speichern und Abmessen von Gas- und Flüssigkeitsmengen.

Ausstattung und technische Daten

Ausstattung und technische Daten

Glaszylinder mit ausgeliterter Ringmarke bei 1000 ml, verschiebbarer Begrenzungskolben mit einstellbarer Patentdichtung, stabiler Fuß mit Gaseinlass, elastische Skalen ermöglichen die Abmessung von Normvolumina bei Zimmertemperatur.

40461-00

mit eingeschliffenem Glaskolben mit Dreiweghahn Zylinder beidseitig skaliert Inhalt: 100 ml; Teilung: 1 ml

02617-00

excellence in science 248

▪ ▪ ▪ ▪

2.4 Physikalische Chemie, Stoffeigenschaften 2.4.12 Reaktionskinetik

Reaktionsgeschwindigkeit und Aktivierungsenergie für die saure Hydrolyse von Essigsäureethylester

Halogenaustauschrate

Prinzip Essigsäureethylester wird in saurer Lösung nach einem Zeitgesetz pseudo-erster Ordnung zu äquivalenten Mengen an Ethanol und Essigsäure hydrolysiert. Durch alkalimetrische Bestimmung der gebildeten Essigsäure kann auf die zeitliche Konzentration an Ester geschlossen werden.

Aufgaben 1.

Ermitteln Sie experimentell die Reaktionsgeschwindigkeitskonstanten für die saure Hydrolyse von Essigsäureethylester bei zwei (oder mehreren) Temperaturen.

2.

Aus der Temperaturabhängigkeit der gemessenen Geschwindigkeitskonstanten ist die Aktivierungsenergie der Reaktion zu berechnen.

Lernziele Reaktionsgeschwindigkeit, Reaktionsgeschwindigkeitskonstante, Reaktionsmolekularität, Reaktionsordnung, Zeitgesetze für Reaktionen erster und höherer Ordnung, Reaktionen mit Pseudoordnung, Arrhenius-Gleichung, Aktivierungsenergie Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Chemistry 16504-12 Englisch P3050201

Einhängethermostat Alpha A, bis 85°C, 230 Volt

Prinzip Alkylhalogenide unterliegen in geeigneten Lösungsmitteln schnellen Halogenaustauschreaktionen. Die Geschwindigkeit dieser nach einem SN2-Mechanismus ablaufenden Substitutionsreaktionen kann vorteilhaft über Leitfähigkeitsmessungen verfolgt werden, wenn sich die betreffenden Ionenbeweglichkeiten deutlich unterscheiden oder die Zahl der Ladungsträger im Reaktionsverlauf verändert wird.

Aufgaben Messen Sie die spezifische Leitfähigkeit verschieden konzentrierter Lösungen von Natriumiodid in Aceton. Ermitteln Sie anschließend konduktometrisch die zeitlichen Konzentrationen der Reaktionspartner bei der Umsetzung von 1-Brompropan mit Natriumiodid (Finkelstein-Reaktion) in Aceton bei 30°C. Anhand der experimentellen Daten sind die gültige Reaktionsordnung nachzuweisen und die Geschwindigkeitskonstante zu bestimmen.

Lernziele Reaktionsgeschwindigkeit, Reaktionsgeschwindigkeitskonstante, Reaktionsmolekularität, Reaktionsordnung, Zeitgesetze für Reaktionen erster und zweiter Ordnung, Leitfähigkeit und Leitfähigkeitsmessung (Konduktometrie) Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Chemistry 16504-12 Englisch P3050701

Leitfähigkeitsmessgerät, digital, Demo

Zur Temperierung von Badflüssigkeiten, mit leistungsstarker Umwälzpumpe und mit Schraubklemme zur Befestigung an Badgefäßen mit einer Wandstärke bis zu 25 mm.

In Verbindung mit dem Pumpenset (08493-02) kann er zu einem Umwälzthermostaten umgerüstet werden, der es ermöglicht, externe Geräte in einem geschlossenen Kreislauf zu temperieren. → Eine detaillierte Beschreibung des Thermostaten finden Sie im Kapitel 6.4.3 "Wasserbäder, Thermostate".

08493-93

→ Eine detaillierte Beschreibung des Leitfähigkeitsmessgerätes finden Sie im Kapitel "Leitfähigkeit".

13701-93

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 249

2.4 Physikalische Chemie, Stoffeigenschaften 2.4.12 Reaktionskinetik

Enzymkinetik: Bestimmung der Michaelis-MentenKonstanten (mit der Cobra3 Basic-Unit)

Konduktometrische Messung der Verseifung von Ester (mit der Cobra3 Chem-Unit)

Prinzip Bei der Enzymolyse von Harnstoff in wäßriger Lösung entstehen Kohlendioxid und Ammoniak, deren Ionen die Leitfähigkeit der Lösung erhöhen. Über Leitfähigkeitsmessungen wird die Geschwindigkeit der Harnstoffhydrolyse durch das Enzym Urease bei unterschiedlichen Substratkonzentrationen gemessen.

Aufgaben Es ist die Michaelis-Konstante für die Harnstoffhydrolyse durch Urease zu bestimmen.

Lernziele ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Michaelis-Menten-Mechanismus Reaktionsgeschwindigkeit Enzymkinetik quasistationärer Zustand Bodenstein-Prinzip Elektrolytleitfähigkeit Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur

TESS expert Handbook Laboratory Experiments Chemistry 16504-12 Englisch P3050911

Prinzip Carbonsäureester werden im alkalischen Medium nach einem Geschwindigkeitsgesetz zweiter Ordnung verseift. Dabei werden Hydroxidionen hoher Ionenbeweglichkeit mit dem Umsatz an Ester verbraucht. Der zeitliche Ablauf der Reaktion kann daher vorteilhaft über die Messung der sich ändernden Leitfähigkeit verfolgt werden.

Aufgaben Ermitteln Sie über Leitfähigkeitsmessungen die Reaktionsgeschwindigkeitskonstante für die Verseifung von Ethylbutyrat (Buttersäureethylester) in einem Ethanol-Wasser-Gemisch bei 50°C. Lernziele Reaktionsgeschwindigkeit, Reaktionsgeschwindigkeitskonstante, Reaktionsmolekularität, Reaktionsordnung, Zeitgesetze für Reaktionen erster und zweiter Ordnung, Leitfähigkeit und Leitfähigkeitsmessung (Konduktometrie)

Cobra3 CHEM-UNIT

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Chemistry 16504-12 Englisch P3050840

Interface zum Messen, Steuern und Regeln in Chemie und Biologie.

Das Gerät kann entweder mit einem Computer (serielle Schnittstelle) oder – ganz ohne PC – mit einem speziellen Betriebsgerät (COM-UNIT) betrieben werden. → Eine detaillierte Beschreibung der Cobra3 CHEM-UNIT finden Sie im Kapitel 1 unter "Cobra3".

12153-00

excellence in science 250

2 Chemie 2.5 Spezialthemen

Spezialthemen 2.5.1 2.5.2 2.5.3 2.5.4

Technische Verfahren Farbe und Farbstoffe Kunststoffchemie Lebensmittelchemie, Alltagschemie

252 259 260 263

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG 路 www.phywe.com 251

2.5 Spezialthemen 2.5.1 Technische Verfahren

Technische Verfahren Mit dem Entstehen der chemischen Industrie, Ende des letzten Jahrhunderts, begann auch eine rasante Entwicklung von technischen Verfahren zur industriellen Herstellung und Anwendung chemischer Verbindungen. Viele dieser Verfahren haben unser Leben bis heute tiefgreifend verändert, wie z. B. die großtechnische Herstellung von Ammoniak zur Düngerproduktion. Die Demonstration derartiger Verfahren im Unterricht ermöglicht den Schülern einen Einblick in die Prinzipien chemisch-technischer Prozesse und zeigt ihnen, wie Massenprodukte, mit denen (oder deren Nachfolgeprodukten) wir alltäglich in Kontakt kommen, entstehen.

Darstellung von Eisen aus oxidischen Erzen

Komponenten zum Hochofen-Funktionsmodell

Das Hochofen-Funktionsmodell dient zur demonstrativen Veranschaulichung der Vorgänge in einem Hochofen vom Anblasen bis zur Reduktion des Eisenerzes.

Die Komponenten des Hochofen-Funktionsmodells sind einzeln oder aber auch als Set erhältlich:

Mit dem Hochofenmodell kann die Reduktion von Eisenerz zum Roheisen, wie sie in Hochöfen abläuft, in beeindruckender Weise wirklichkeitsnah nachvollzogen werden. Das Modell stimmt weitestgehend mit dem Original überein. Aus didaktischen Überlegungen wurden jedoch ein paar Veränderungen vorgenommen.

So ermöglicht der aus Glas gefertigte Hochofenschacht jederzeit die Beobachtung der im Ofen ablaufenden Prozesse, wie etwa die Schichtung der Kohle und des Erzes im Ofen, die unterschiedlichen Temperaturzonen bei der Reaktion, das Absinken der Erz-KohleSchichten während der Reaktion, etc. Die zur Reaktion notwendige Luft wird mit einem Gebläse ("Fön") über die Ringluftleitung in das Modell eingeblasen. Entstehende Gichtgase werden an der oberen Schachtöffnung entzündet und fackeln ab.

Bedingt durch die Größe des Modells werden jedoch nicht die erforderlichen Temperaturen erreicht, die ein Abstechen der Eisenschmelze erlauben würden. Daher sammeln sich Roheisen und Schlacke im Gestell des Modells und können nach Beendigung des Versuches herausgenommen und untersucht werden.

In einem weiteren Versuchsteil kann zur Verdeutlichung der ablaufenden Redoxreaktionen Eisen(III)oxid mit Hilfe von Wasserstoff zu Eisen reduziert werden (o. Abb.).

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Anorganische Stoffchemie (CT) 01851-01 Deutsch P1143300

Gestell mit Ringluftleitung Aus Stahl; Gestell für Hochofen-Funktionsmodell mit Ringluftleitung, Windformen und Anschlussrohr für Gebläse.

Außendurchmesser des Anschlussrohrs: 10 mm Hochofenschacht Aus DURAN®; der Glaszylinder ist in seiner Form einem realen Hochofen nachgebildet; der Werkstoff Glas ermöglicht Einblicke in die inneren Vorgänge während des Betriebes; aufgrund der hohen Temperaturbelastungen kann es jedoch trotz der sehr guten Temperaturwechselbeständigkeit von DURAN® dazu kommen, dass der Glaskörper während des Versuches oder beim Abkühlen springt, sodass der Hochofenschacht dann ausgetauscht werden muss.

Höhe: ca. 235 mm; größter Durchmesser: ca. 80 mm Ring, keramische Faser, 5 Stück Dichtring aus keramischer Faser zum Abdichten der Kontaktfläche zwischen dem Gestell mit Ringluftleitung und dem Hochofenschacht.

Hochofen-Funktionsmodell (Set) Set mit allen Grundkomponenten zum Modellversuch Hochofen.

Lieferumfang (je einmal): Gestell mit Ringluftleitung (36688-01); Hochofenschacht (36688-09); Ring, keramische Faser, 5 Stück (36688-08) Eisenerz für Hochofen, 500 g Speziell für den Modellversuch zum Hochofenprozess geeignetes, niedrig schmelzendes Eisenerz zur Demonstration der Reduktion von Eisenoxid zu metallischem Eisen im Hochofen.

Aktivkohle, gekörnt, 500 g Gekörnte Aktivkohle zum Befüllen des Hochofen-Funktionsmodells.

Hochofen-Funktionsmodell, Set 36688-88 Gestell mit Ringluftleitung 36688-01 Hochofenschacht 36688-09 Ring, keramische Faser, 5 Stück 36688-08 Eisenerz für Hochofen 500 g 36688-05 Aktivkohle, gekörnt 500 g 30011-50

excellence in science 252

2.5 Spezialthemen 2.5.1 Technische Verfahren

Heißluftgebläse mit Adapter

Redoxreaktionen zwischen Metallen und Metalloxiden (Thermitverfahren)

Funktion und Verwendung Heißluftgebläse mit 3 Heizstufen. Zum Trocknen, Reinigen, Verformen, etc. Bei Betreiben auf Stufe 1 (50 °C) als Gebläse für Hochofen-Funktionsmodell einsetzbar.

Ausstattung und technische Daten ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Anschluss-Spannung: 230 V AC Heizleistung: 1600 W Temperatur (5 mm vor dem Ausblasrohr): Stufe 1: 50°C / Stufe 2: 400°C / Stufe 3: 550°C Luftmenge: Stufe 1: 250 l/min / Stufe 2: 320 l/min / Stufe 3: 500 l/min Gewicht: 840 g Adapter für Schläuche di = 8-9 mm

36688-93

Demonstrationsset Aluminothermie

Aluminium wurde 1827 zuerst von Prof. Wöhler in Göttingen dargestellt. Seine reduzierenden Eigenschaften wurden zunächst nur zur Darstellung kohlefreier Metalle (Cr, Mn, Ti, V, Mo, W, Ni, Co) genutzt. Prof. Hans Goldschmidt erkannte jedoch, dass sich die bei der Reaktion in Form von Wärme freigesetzte Energie gut zu Schweißzwecken einsetzen lässt. Das Verfahren wurde von ihm THERMIT-Verfahren getauft. 1899 wurden in Wuppertal zum ersten Mal Straßenbahnschienen nach diesem Verfahren verschweißt.

Heute werden in der ganzen Welt Straßen- und Eisenbahnschienen durch THERMIT-Schweißungen verbunden. Zündet man ein Gemisch aus Eisen(III)-oxid und Aluminiumgrieß (Thermit-Gemisch) mit einem Zündstäbchen, reagiert das Gemisch unter starkem Aufglühen mit Funkensprühen und starker Hitzeentwicklung. Dabei kann der als Tiegel dienende Blumentopf zerrissen werden. Der Versuch sollte aus Sicherheitsgründen nur im Freien unter Beachtung des Brandschutzes mit einem genügenden Sicherheitsabstand durchgeführt werden.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Allgemeine und anorganische Chemie (CT) 01850-01 Deutsch

Funktion und Verwendung Zur einfachen und sicheren Demonstration des Thermitverfahrens; der flüssige Stahl fließt nach Durchschmelzen der stählernen Verschlussplatte des Reaktionstiegels in einen bereitgestellten Auffangtiegel.

P1134000

Ersatzmaterial für Demonstrationsset Aluminothermie

Vorteile Enthält alle zur Durchführung des Experimentes benötigten Materialien, die Thermitmischungen sind fertig konfektioniert und ohne weitere Vorbereitung einsetzbar, einfache übersichtliche Aufbewahrung der Einzelteile, fehlendes Verbrauchsmaterial leicht ersetzbar.

Ausstattung und technische Daten Reaktionstiegel aus Graphit mit Deckel, Verschlussplatten für Reaktionstiegel, 4 Stück, Tiegelständer für Reaktionstiegel, Auffangtiegel aus Graphit, Zündstäbchen für Thermit gemischt, 50 Stück, THERMIT-Portion (je 500 g), 4 Stück, Schlackestift (zum Entfernen der Schlacke aus dem Tiegel), Auffangblech, Sand für Auffangblech, Arbeitsanleitung Zubehör Ersatzmaterial: THERMIT-Portion, 500 g (31920-50), Verschlussplatten, 4 Stück (36685-01), Zündstäbchen für Thermitgemisch, 50 Stück (31921-05) 36685-00

Die bei der Durchführung des Thermitversuchs mit dem Demonstrationsset Aluminothermie verbrauchten Materialien können Sie einzeln nachbestellen: Thermitgemisch, 500 g, 1 Pack.

31920-50 Zündstäbchen für Thermitgemisch, 50 Stück 31921-05 Verschlussplatten für Thermit, 4 Stück 36685-01

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2.5 Spezialthemen 2.5.1 Technische Verfahren

Funktionsmodelle von Handfeuerlöschern

Feuerlöscher-Modell (Abb. s.links) Funktion und Verwendung Das Modell wird zur Demonstration der Wirkungsweise von Nass-Feuerlöschern verwendet.

Ausstattung und technische Daten Glasrohr mit Vorratsbehälter und Düse; Weithalsflasche, 500 ml, farblos, SB 45; Gummistopfen, 41/48, 1 Bohrung 7 mm; 45256-00

Zündrohr für Explosionsversuche

Mit diesem Modell lässt sich auf anschauliche Weise das Prinzip eines Nass-Feuerlöschers im Experiment demonstrieren. Die Flasche wird mit einer Natriumhydrogencarbonat-Lösung gefüllt. In den Vorratsbehälter am Steigrohr gibt man eine konzentrierte Aluminiumsulfatlösung. Neigt man dann das Feuerlöschermodell, so fließt Aluminiumsulfatlösung zu der Hydrogencarbonatlösung und eine heftige Gasentwicklung setzt ein, die die Löschflüssigkeit über das Steigrohr und die Düse hinausdrückt.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Allgemeine und anorganische Chemie (CT) 01850-01 Deutsch P1134200

Explosionsgrenzen eines Benzin-Luft-Gemisches

Funktion und Verwendung Mit diesem Gerät aus Plexiglas lässt sich das Verhalten von zündfähigen Gemischen aus Luft und den Dämpfen brennbarer Flüssigkeiten bzw. brennbaren Gase auf einfachste Weise demonstrieren. Das Zündrohr erlaubt unter anderem eine rasche experimentelle Ableitung des Begriffs der Zündgrenzen und zeigt so auch eindrucksvoll die Gefahren beim Umgang mit brennbaren Flüssigkeiten. Bei der Verwendung von Benzin-Luft-Gemischen kann das Prinzip des Verbrennungsmotors eindrucksvoll und lebensnah im Modell nachvollzogen werden.

Durch den fest eingebauten Piezozünder mit einer Funkenstrecke (analog zu einer Zündkerze) und die Verwendung von dickwandigem und getemperten Plexiglas garantiert das Gerät eine einfache und sichere Handhabung.

Vorteile Durch das transparente Material sind die explosionsartigen Verbrennungsreaktionen optisch gut zu verfolgen. Der relativ fest sitzende Kunststoffdeckel sorgt dafür, dass genügend Druck für einen beeindruckenden Knall im Verbrennungsraum aufgebaut wird, bevor er durch die Reaktion einige Meter weit weg geschleudert wird.

Da für die Versuche mit brennbaren Flüssigkeiten sehr geringe Mengen (ca. 0,15 ml) dieser abgemessen werden müssen, empfiehlt sich dafür die Verwendung einer kleinen Kunststoffspritze (Volumen 1 ml) mit einer Kanüle.

Achtung! Nur für Luft-Gas-Gemische und nicht für Sauerstoff-GasGemische geeignet!

Ausstattung und technische Daten ▪ ▪

Gemische aus Benzindämpfen und Luft werden zum Betreiben von Verbrennungsmotoren genutzt. Diese Gemische sind aber nur innerhalb bestimmter Grenzen zündefähig. Will man nun einen Motor betreiben, so muss man diesen Konzentrationsbereich kennen, um z. B. die Einstellung des Vergasers entsprechend vornehmen zu können. Bei diesem Versuch werden die Zündegrenzen am Beispiel eines Pentan-Luft-Gemisches bestimmt.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Organische Chemie (CT) 01853-01 Deutsch P1150100

excellence in science 254

Grundplatte: 120 mm x 120 mm Durchmesser: 80 mm, Höhe: 255 mm

Zubehör ▪ ▪ ▪

Kunststoffspritze, LUER, 1 ml, 10 St. (02593-03) Kanülen, LUER, 0,6 x 60 mm, 20 St. (02599-04) brennbare Flüssigkeit, z. B.: n-Pentan, 250 ml (31707-25)

Zündrohr für Explosionsversuche 40400-00 Kunststoffspritze, 1 ml, LUER, 10 Stück 02593-03 Kanüle, 0,60 x 60 mm, LUER, 20 Stück 02599-04 n-Pentan, reinst, 250 ml 31707-25

2.5 Spezialthemen 2.5.1 Technische Verfahren

Plexiglas-Silo für Staubexplosionen

Trennung von Rauch und Nebel

Funktion und Verwendung Das Gerät ist aus Plexiglas und dient zur eindrucksvollen Demonstration von Staubexplosionen mit einer gut sichtbaren Flammenfront. Der staubfeine brennbare Stoff wird in einem Porzellantiegel neben einem brennenden Teelicht, das als Zündquelle dient, in den Silo gestellt. Die Staubexplosion wird ausgelöst, indem schlagartig Luft über ein Glasrohr eingeblasen wird, dessen zu einer Düse ausgezogenes Ende auf den Inhalt des Porzellantiegels gerichtet wird.

Vorteile Mit diesem Gerät können die Vorgänge bei Staubexplosionen auf eindrucksvolle Weise demonstriert werden. Verschiedene Materialien, die Bedeutung des Wassergehaltes (Feuchtigkeit) und der Einfluss der Staubmenge lassen sich schnell und einfach untersuchen. Auch der für die Kinetik chemischer Reaktionen wichtige Einfluss der reagierenden Oberfläche bzw. des Zerteilungsgrades der Reaktionspartner auf die Reaktionsgeschwindigkeit bei Verbrennungsreaktionen lässt sich gut demonstrieren.

Elektrofilter werden in der Industrie z. B. zur Abgasreinigung in Kraftwerken und Heizungsanlagen, zur Reinigung von Gichtgasen, Generatorengas u.v.a.m. eingesetzt. Um im Schulversuch den Aufbau einfach zu halten, wird das Prinzip eines Elektrofilters mit Hilfe von Zigarettenrauch demonstriert. In einem Hochspannungsfeld werden die Schwebepartikel des Rauches elektrisch aufgeladen und schlagen sich dann auf der Anode bzw. Kathode als Belag nieder. Das Gas, das die Entstaubungskammer anschließend verlässt, ist nahezu völlig von Stäuben u. ä. befreit.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Allgemeine und anorganische Chemie (CT) 01850-01 Deutsch

Ausstattung und technische Daten Plexiglas-Silo mit Kunststoffdeckel und Durchführung für ein Glasrohr, 1 Teelicht, 1 Porzellantiegel, 1 Glasrohr, rechtwinklig mit Spitze, 1 Schlauch, Innendurchmesser: 8 mm, Länge: ca. 80 cm, 1 kurze Anwendungsinformation.

▪ ▪ ▪

Silo-Grundplatte: 200 mm x 200 mm Silo-Durchmesser: 150 mm Silo-Höhe: 340 mm

P1132700

Elektrostatische Rauchgasreinigung

Zubehör ▪ ▪

zur Verwirbelung des fein gepulverten brennbaren Materials; z.

B.: Handgebläse mit Glasrohr (64170-00) brennbarer Feststoff, z. B.: Bärlappsporen (Lykopodium), 10 g (02715-00)

Plexiglas-Silo für Staubexplosionen 40410-00 Handgebläse mit Glasrohr 64170-00 Lykopodium, 10 g 02715-00

Entstaubungskammer für Rauchgasreinigung Prinzip Der Modellversuch zur prinzipiellen Funktion eines elektrostatischen Filters lässt sich auch auf bequeme Art als Komplettversuch auf der Platte für Komplettversuche aufbauen.

Aus DURAN®; zum Aufbau eines Funktionsmodells eines Elektrofilters; mit Stopfenbett SB 29.

▪ Gesamtlänge: 290 mm ▪ Glaszylinder: Länge 200 mm, Durchmesser (außen): 36 mm ▪ Ansatzrohr: Länge: 60 mm, Aussendurchmesser: 8 mm

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Komplettversuche (CET) 01855-01 Deutsch P1309200

02615-04

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2.5 Spezialthemen 2.5.1 Technische Verfahren

Modellversuch zur Rauchgasentschwefelung

Deutsche Steinkohle enthält durchschnittlich eine Tonne Schwefel in 100 Tonnen Kohle. Daraus bilden sich bei der Verbrennung etwa zwei Tonnen Schwefeldioxid. Ein Großkraftwerk von 700 Megawatt Leistung, dass pro Stunde etwa 200 Tonnen Steinkohle verbrennt, produziert somit täglich etwa 100 Tonnen Schwefeldioxid. Es ist klar, dass derartig große Mengen eines Schadstoffes in der heutigen Zeit nicht mehr einfach in die Luft geblasen werden können, diese Abgase müssen entschwefelt werden. Der hier gezeigte Modellversuch zeigt in vereinfachter Weise die chemischen Prozesse der Rauchgasentschwefelung, wie sie heute in Kraftwerken abläuft. Der klare, kompakte Aufbau und die gegenüber dem großtechnischen Ablauf der Entschwefelung vorgenommenen Vereinfachungen machen es leicht, das Verfahren nachzuvollziehen.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Komplettversuche (CET) 01855-01 Deutsch

Biodiesel aus verbrauchtem Pflanzenöl Experimentalset

Funktion und Verwendung Das Set erlaubt die Umwandlung von normalem verbrauchtem Pflanzenöl in Bio-Dieseltreibstoff. Die Endprodukte sind ungiftig und biologisch abbaubar. Das gereinigte und getrocknete Biodieselprodukt ist geeignet in Dieselfahrzeugen als Treibstoff eingesetzt zu werden.

Ausstattung und technische Daten Das Set beinhaltet alle Materialien für eine zehnmalige Durchführung und eine Versuchsanleitung.

Zubehör Ein Dunstabzug muss für einen Teil des Versuchs vorhanden sein.

Biodiesel aus verbrauchtem Pflanzenöl - Experimentalset 89010-00 Biodiesel aus verbrauchtem Pflanzenöl - Nachfüllset 89010-01

P1310000

Biodiesel aus Pflanzenöl - Experimentalset Cracken von Kohlenwasserstoffen

Roherdöl enthält in der Regel sehr geringe Mengen leichtflüchtiger Anteile. Diese werden jedoch in großer Menge für die Herstellung von Autokraftstoffen benötigt. Um eine bessere Ausnutzung des Erdöls zu erreichen, unterwirft man es in den Raffinerien einer chemischen Umwandlung. Die schwerflüchtigen langen Kohlenwasserstoffketten werden dabei unter relativ milden Bedingungen an einem Katalysator in gasförmige und niedrigsiedende Bruchstücke gespalten ("Cracken"). Das entstehende Gemisch wird anschließend durch Destillation in die einzelnen Fraktionen getrennt. Das Verfahren kann im Unterricht modellhaft an der Crackung von Paraffin nachvollzogen werden.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Organische Chemie (CT) 01853-01 Deutsch P1150400

excellence in science 256

Funktion und Verwendung Das Set erlaubt die Umwandlung von Pflanzenöl in Bio-Dieseltreibstoff. Die Endprodukte sind ungiftig und biologisch abbaubar. Das gereinigte und getrocknete Biodieselprodukt ist geeignet in Dieselfahrzeugen als Treibstoff eingesetzt zu werden.

Ausstattung und technische Daten Das Set beinhaltet alle Materialien für eine zehnmalige Durchführung und eine Versuchsanleitung.

Zubehör Eine Dunstabzug muss für einen Teil des Versuchs vorhanden sein.

Biodiesel aus Pflanzenöl - Experimentalset 89011-00 Biodiesel aus Pflanzenöl - Nachfüllset 89011-01

2.5 Spezialthemen 2.5.1 Technische Verfahren

Ammoniak-Darstellung aus den Elementen (HaberBosch-Verfahren)

Ammoniak gewinnt man aus der Reaktion von Stickstoff mit Wasserstoff. Diese Reaktion ist jedoch stark gehemmt und führt normalerweise nur zu schlechten Ausbeuten. Daher erlangte das von Fritz Haber und Carl Bosch entwickelte Verfahren zur Ammoniaksynthese schnell große technische und wirtschaftliche Bedeutung, die sie auch noch heute nach wie vor besitzt. Das hier vorgestellte Experiment zeigt, in für die Schulpraxis vereinfachter Weise, das Prinzip dieses Verfahrens.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Anorganische Stoffchemie (CT) 01851-01 Deutsch P1140700

Ammoniakverbrennung zur Gewinnung von Stickstoffdioxid

Ammoniak und Luftsauerstoff verbrennen am Katalysator zu Stickstoffdioxid, das beim Einleiten in Wasser Salpetersäure bildet. Ein großtechnisches Verfahren von Bedeutung, da auf diesem Wege stickstoffhaltige Dünger hergestellt werden, die von der modernen Agrarindustrie in immer größeren Mengen benötigt werden.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Anorganische Stoffchemie (CT) 01851-01 Deutsch P1141000

Schwefeltrioxid - Schwefelsäure-Kontaktverfahren

Bei der Verbrennung von Schwefel an der Luft oder beim Abrösten sulfidischer Erze entsteht lediglich Schwefeldioxid. Das begehrte Schwefeltrioxid, das zur Herstellung von Schwefelsäure benötigt wird, lässt sich daraus durch Oxidation mit Luftsauerstoff an einer Katalysatoroberfläche gewinnen.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Anorganische Stoffchemie (CT) 01851-01 Deutsch P1139900

Gewinnung von Stickoxiden durch Luftverbrennung

Durch erhöhte Energiezufuhr, wie etwa im Lichtbogen, können die beiden atmosphärischen Gase Stickstoff und Sauerstoff zur Reaktion gebracht werden. Dabei bilden sich Stickoxide, die mit Wasser zu Salpetersäure reagieren.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Anorganische Stoffchemie (CT) 01851-01 Deutsch P1140600

Hochspannungselektrode, d = 2,0 mm, 2 Stück

Verbrennungsrohr, l = 300 mm, NS 19, Quarzglas

Verbrennungsrohr aus Quarzglas ▪ ▪ ▪

Gerades Rohr mit zwei Normschliffhülsen NS 19/26 Außendurchmesser: 24 mm Länge: 300 mm

33948-01

Eisen, isoliert, mit Anschlussrohr und Stecker. Gummistopfen 22/25; zum vorwiegenden Einsatz bei Lichtbogenexperimenten in geschlossenen Reaktionsgefäßen.

45253-00

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 257

2.5 Spezialthemen 2.5.1 Technische Verfahren

Aufbautransformatoren

Dienen in erster Linie zur Erarbeitung der Transformatorgesetze. Hierzu steht eine Reihe von Spulen mit einfachen ganzzahligen Windungszahlverhältnissen zur Verfügung. Bei geeigneter Auswahl der Spulen können diese Versuche gefahrlos im Kleinspannungsbereich durchgeführt werden.

Weitere Anwendungen: Erzeugung extrem hoher Stromstärken (Schmelzrinne, Nagelschmelzversuch) und hoher Spannungen (Hochspannungslichtbogen).

Hinweis: Zum Grundmaterial müssen noch zwei dem Versuch entsprechende große Spulen 06510-00...06526-01 hinzugefügt werden.

Eisenkern,stabförmig, kurz, geblättert 06500-00 Eisenkern, U-förmig, geblättert 06501-00 Stifte für Eisenkern, U-förmig 06502-00 Spannvorrichtung 06506-00

Salze der Schwefelsäure - Sulfate

Um Gips (CaSO4 · 2 H2O) als Baustoff nutzen zu können muss er zuvor aufbereitet werden. Dies geschieht durch den sogenannten Gipsbrand, bei dem ein Teil des Kristallwassers durch starkes Erhitzen aus dem Gips herausgetrieben wird. Mit Wasser verrührter gebrannter Gips bindet innerhalb kurzer Zeit ab und erstarrt dabei zu einer harten festen Masse.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Anorganische Stoffchemie (CT) 01851-01 Deutsch P1140200

Gipsbrennrohr

Glaskugel mit 4 Tuben, 500 ml, SB 19

Funktion und Verwendung Gipsbrennrohr zur anschaulichen Demonstration des Gipsbrenners.

Ausstattung und technische Daten ▪ ▪ ▪ ▪

Glasrohr, Länge 250 mm, Durchmesser: 55 mm Glaskurbel Glasröhrchen 2 Korkstopfen

45145-00

Funktion und Verwendung Experimentierkugel mit vier kreuzförmig angeordneten Stopfenbetten SB 19 (Scheidtsche Kugel).

Ausstattung und technische Daten ▪ ▪

Aus Duran® Inhalt: ca. 500 ml

44551-00

excellence in science 258

2.5 Spezialthemen 2.5.2 Farbe und Farbstoffe

Farbe und Farbstoffe Unsere Umwelt umgibt uns täglich mit einer Vielfalt an farbigen Eindrücken. Farben und Farbstoffe sind ein aus fast keinem Bereich unseres Lebens mehr wegzudenkender Bestandteil. Der für uns wahrnehmbare Farbeindruck entsteht dabei aus der Wechselwirkung der elektromagnetischen Strahlung (des Lichts) mit der Materie. Für den Bereich der Chemie sind daher die physikalischen Grundlagen des Phänomens Farbe, der Zusammenhang zwischen der Struktur eines Moleküls und seinen Absorptionseigenschaften, sowie die Fähigkeit von Verbindungen, Gebrauchsgegenstände und textile Gewebe bleibend farbig erscheinen zu lassen, von besonderem Interesse.

Subjektive Farbmischung mit der Farbenscheibe

Je nach Anzahl, Farbe und Größe der Sektoren der Farbenscheibe kann die Fläche der rotierenden Scheibe in jeder beliebigen Färbung erscheinen. So kann der Farbeindruck Orange (eine der acht Grundfarben der Scheibe) durch Mischung von 130° Gelb und 230° Rot erzeugt werden, der Farbeindruck Violett durch Mischung von 150° Hellblau und 210° Rot. Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur

▪

Farbfiltersatz (13760-01)

Empfehlenswertes Zubehör: ▪ Umfeldblende (17556-00); zur Abschattung des Farbflecks bei der Schwarzverhüllung ▪ Schirm, Kunststoff, 150 mm x 150 mm (09826-00) oder ▪ Schirm, Metall, 300 mm x 300 mm (08062-00) als Projektionsflächen Farbmischungsgerät 13760-88 Dreifachleuchte 13760-00 Helligkeitssteller, Farbmischung 13760-93 Filtersatz additive Farbmischung 13760-02

DC-Experimentier-Set Farbstoffe

Demo advanced Biologie Handbuch Praktikumseinheiten Sinnesphysiologie 1 16703-01 Deutsch P0872500

→ Eine detaillierte Beschreibung der Farbscheibe finden Sie im Kapitel 3 unter "Lichtsinn und Schweresinn"

Farbmischungsgerät für Farbenlehre

Funktion und Verwendung Die Farben mit denen wir umgehen, sind oft ein Gemsich aus einzelnen Farbstoffen. Die Trennung solcher Gemische im Experiment ist immer wieder faszinierend, wenn man z.B. sieht, wie sich bei der Untersuchung einer grünen Filzstiftfarbe ein gelber von einem blauen Farbstoff trennt. Im Schulunterricht können solche Versuche mit dem DC-Experimentierset Farbstoffe in einfacher Weise durchgeführt werden.

Vorteile Dieses Set enthält alle Chemikalien, Trennkammern und Hilfsmittel zur Durchführung folgender Trennungen:

Mit diesem Kompaktgerät lassen sich in demonstrativer Weise und auf einfache Art alle grundlegenden Versuche im Bereich der Farbenlehre demonstrieren: ▪ unbunte Farben (Grauleiter) ▪ additive und subtraktive Farbmischung ▪ Farbsättigung ▪ Sukzessiv/Simultankontrast ▪ Körperfarben Das Farbmischungsgerät (13760-88) besteht aus: ▪ ▪

Dreifachleuchte (13760-00) Helligkeitssteller (13760-93)

▪ ▪ ▪ ▪

Auftrennung Auftrennung Auftrennung Auftrennung

eines lipophilen (fettlöslichen) Farbstoffgemisches eines Gemisches aus Anthrachinonfarbstoffen eines Gemisches von Lebensmittelfarbstoffen von Filzschreiberfarben

Ausstattung und technische Daten ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

3 Trennkammern Verschiedene Laufmittel Auftragschablone und Kapillaren Verschiedene Farbstoffgemische als Proben Arbeitsanleitung

35040-00

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 259

2.5 Spezialthemen 2.5.3 Kunststoffchemie

Kunststoffchemie Kunststoffe begegnen uns täglich in großer Zahl. Die einzelnen Sorten unterscheiden sich zwar in ihrer Zusammensetzung und vielen ihrer Eigenschaften, zeigen aber auch Übereinstimmungen in ihrem Verhalten. Die Unterschiede und Gemeinsamkeiten lassen sich in einfachen Experimenten leicht demonstrieren.

TESS Chemie Set 4 Polymerchemie

TESS Chemie Set 2 Grundausstattung

Funktion und Verwendung TESS Chemie Set 2 enthält weiteres Material, das zur Druchführung der Experimente mit dem Set 4 "Polymerchemie" benötigt wird, wie etwa Stativmaterial, Reagenzglasgestell, u.v.a.m.

Funktion und Verwendung TESS Chemie Set 4/2 besteht aus zwei zusammenhängenden Gerätesets, die beide zur Durchführung der Versuche benötigt werden. Insgesamt können 36 Schülerversuche durchgeführt werden zu den Themen:

13298-88

TESS advanced Chemie Handbuch Polymerchemie

Der Polymerbegriff (2 Versuche), Natürliche Polymere (6 Versuche), Erste Identifizierung von Kunststoffen (5 Versuche), Vorversuche zur Kunststoffsynthese (1 Versuch), Mechanismen der Kunststoffbindung (8 Versuche), Kunststoffmodifizierung (7 Versuche), Identifizierung von Kunststoffen (2 Versuche), Wiederverwertung von Kunststoffen (2 Versuche), Moderne Polymere / Polymerisationsmethoden (3 Versuche) Vorteile Vollständiges Geräteset: einfache Durchführung der Experimente; Stabile Aufbewahrung: Langlebig, gut zu lagern (stapelbar), schnelle Kontrolle auf Vollständigkeit (Schaumstoffeinsatz); Experimentierliteratur für Schüler und Lehrer erhältlich: Minimale Vorbereitungszeit; abgestimmt auf die Bildungspläne: alle Themenbereiche abgedeckt Ausstattung und technische Daten Das Geräteset besteht aus allen für die Versuche notwendigen Komponenten. Stabile, stapelbare Aufbewahrungsbox mit gerätegeformtem Schaumstoffeinsatz.

Zubehör Handbuch (01838-01), Grundgeräteset TESS Chemie Set 2 (13298-88) ist zusätzlich erforderlich 13293-88

36 ausführliche Versuchsbeschreibungen zu den Gerätesets (Chemie Set 4 und 2). Mit Schülerarbeitsblättern und Lehrerinformationen.

Themenfelder Der Polymerbegriff, Natürliche Polymere, Erste Identifizierung von Kunststoffen, Vorversuche zur Kunststoffsynthese, Mechanismen der Kunststoffbindung, Kunststoffmodifizierung, Identifizierung von Kunststoffen, Wiederverwertung von Kunststoffen, Moderne Polymere / Polymerisationsmethoden Ausstattung Ringordner, Format DIN A4 01838-01

→ Eine ausfühlriche Beschreibung des TESS-Systems finden Sie in Kapitel 1 "TESS advanced".

excellence in science 260

Beschreibung

2.5 Spezialthemen 2.5.3 Kunststoffchemie

Tyndall-Effekt bei Makromolekülen

Sammlung Kunststoffproben für Schülerversuche

Funktion und Verwendung

Das Licht einer Taschenlampe wird mit Hilfe einer Irisblende gebündelt und durch ein mit der Probelösung gefülltes Becherglas geleitet. In reiner Natriumchloridlösung ist der Lichtstrahl nicht sichtbar, in einer Polymerlösung tritt dagegen von der Seite deutlich sichtbares Streulicht auf. Dieser so genannte Tyndall-Effekt tritt nur auf, wenn die Größe der gelösten Teilchen im Bereich der Wellenlänge des sichtbaren Lichts liegt. Die Versuchsdurchführung ist mit einer Kunststofflösung beschrieben. Der Versuch kann aber für den Biologieunterricht in gleicher Weise mit einer filtrierten Eiklarlösung durchgeführt werden.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS advanced Chemie Handbuch Polymerchemie 01838-01 Deutsch P1170200

Sammlungen mit Proben von 13 unterschiedlichen Kunststoffen in Form kleiner Stäbchen bzw. kleiner Schlauchstücke zur Durchführung von Experimenten zum physikalischen und chemischen Verhalten von Kunststoffen.

Vorteile Die Sammlungen enthalten Proben der folgenden Kunststoffsorten: ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Polyethylen (hart, schwarz; Stäbchen) Polyethylen (weich, weiß; Stäbchen) Polypropylen (grau; Stäbchen) Polystyrol (weiß; Stäbchen) Polyamid (natur; Stäbchen) Polycarbonat (transparent; Stäbchen) Polyester (transparent; Stäbchen) PVC (hart, grau; Stäbchen) Polyurethan (gummielastisch; Stäbchen) Hartpapier auf Phenolharzbasis (dunkelbraun; Stäbchen) Polymethylenmethacrylat (transparent; Stäbchen) Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer (weiß; Stäbchen) Silikonkautschuk (naturfarben; Schlauchstücke)

Ausstattung und technische Daten

Kunststoffeigenschaften (2): Ermittlung der Dichte von Kunststoffen

▪ ▪ ▪

Maße der Stäbchen (mm): ca. 12 x 75 x 2 Lieferung in einem stabilen Karton mit einzelnen beschrifteten Fächern für jede Kunststoffsorte (31730-00) bzw. in einer Kunststoffbox (31730-01) Die Proben jeder Sorte befinden sich in wiederverschließbaren durchsichtigen Kunststoffbeuteln

Sammlung Kunststoffproben für Schülerversuche, je Sorte 60 Stück 31730-00 Sammlung Kunststoffproben für Schülerversuche, je Sorte 10 Stück 31730-01

Kunststoffstäbchen

Kunststoffe unterscheiden sich hinsichtlich ihrer Dichte. Diese Eigenschaft kann neben vielen anderen zu ihrer Unterscheidung und Identifizierung genutzt werden, was z. B. für die Sortierung von Kunststoffabfällen zur Wiederverwendung wichtig ist.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS advanced Chemie Handbuch Polymerchemie 01838-01 Deutsch P1171100

Länge: 110 mm; Breite: 10 mm; Stärke: 2 mm.

Polyesterharz, Stäbchen, 10 Stück 31747-03 Polymethylmethacrylat, Stäbchen, 10 Stück 31748-03

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2.5 Spezialthemen 2.5.3 Kunststoffchemie

Polyaddition (2): Polyurethanbildung

Haspel, Kunststoff

Funktion und Verwendung Durch die Reaktion von Dialkoholen mit Diisocyanaten wird Polyurethan gebildet - ein Beispiel für eine Polyadditionsreaktion. Die bei der Reaktion frei werdende Wärme sorgt dafür, dass das Treibmittel (Wasser) den entstehenden Kunststoff aufschäumt.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS advanced Chemie Handbuch Polymerchemie 01838-01 Deutsch P1172500

Die Haspel dient zum Aufspulen von Synthesefasern. Sie ist zerlegbar und besitzt einen Stiel zur einfachen Befestigung am Stativ.

Technische Daten Länge: 260 mm, Durchmesser: 70 mm 35001-00

Kunststoffmodifizierung (5): Herstellung von Styroporschaum

Pappbecher 580 ml, 5 Stück

Becher aus paraffinierter Pappe; Inhalt 580 ml; verpackt zu 5 Stück.

32991-00

Polykondensation (2): Nylonherstellung

Polystyrol, das n-Pentan als Treibmittel enthält, kann beim Erwärmen mit Wasserdampf leicht das 20- bis 50-fache seines Ausgangsvolumens erreichen. Sintert man derart vorgeschäumtes Styropor in einer geschlossenen Form zu einem Teil mit geschlossener Zellstruktur zusammen, so erhält man ein Formteil aus Styroporschaum, das bei einer geringen Dichte eine hohe Festigkeit aufweist und sich daher ideal als Verpackungsmaterial, oder für Platten zur Wärme- und Schallisolierung eignet. Diese industrielle Verarbeitungstechnik lässt sich im Schülerversuch mit einfachen Mitteln nachvollziehen.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS advanced Chemie Handbuch Polymerchemie 01838-01 Deutsch P1173000

Durch die Reaktion von Sebacinsäuredichlorid mit Hexamethylendiammin bildet sich Nylon 610®. Die beiden Komponenten werden in zwei Lösungsmitteln unterschiedlicher Dichte gelöst, die sich nicht miteinander mischen. Eine Reaktion kann daher nur an der Berührungsfläche der beiden Phasen stattfinden. Durch diese Grenzflächenpolymerisation ist es möglich, kontinuierlich einen Faden aus dem Becherglas zu ziehen (Seiltrick). Der Versuch ist auch ohne die hier abgebildete Haspel durchführbar. Dann wird der Nylonfaden auf einen Glasstab aufgewickelt.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS advanced Chemie Handbuch Polymerchemie 01838-01 Deutsch P1172100

Form, kugelförmig, d = 40 mm

Funktion und Verwendung Zum Verschäumen von Polystyrol.

Ausstattung und technische Daten 2 Halbschalen aus Aluminium, die mittels 2 Verschraubungen verbunden werden, Aussendurchmesser: 63 mm, Innendurchmesser: 40 mm 35033-00

excellence in science 262

2.5 Spezialthemen 2.5.4 Lebensmittelchemie, Alltagschemie

TESS Chemie Set 5 Lebensmittelchemie

TESS Chemie Set 2 Grundausstattung

Funktion und Verwendung TESS Chemie Set 2 enthält weiteres Material, das zur Druchführung der Experimente mit dem Set 5 "Lebensmittelchemie" benötigt wird, wie etwa Stativmaterial, Reagenzglasgestell, u.v.a.m.

Funktion und Verwendung TESS Chemie Set 5/2 besteht aus zwei zusammenhängenden Gerätesets, die beide zur Durchführung der Versuche benötigt werden. Insgesamt können 52 Schülerversuche durchgeführt werden zu den Themen: ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

13298-88

TESS advanced Chemie Handbuch Lebensmittelchemie

Eiweiße (4 Versuche) Fette (14 Versuche) Genussmittel (3 Versuche) Gewürze (1 Versuch) Kohlenhydrate (15 Versuche) Vitamine und Mineralstoffe (2 Versuche) Wasser (3 Versuche) Zusatzstoffe (10 Versuche)

Vorteile ▪ ▪ ▪ ▪

Vollständiges Geräteset: Einfache Durchführung der Experimente Stabile Aufbewahrung: Langlebig, gut zu lagern (stapelbar), schnelle Kontrolle auf Vollständigkeit (Schaumstoffeinsatz) Experimentierliteratur für Schüler und Lehrer erhältlich: Minimale Vorbereitungszeit Abgestimmt auf die Bildungspläne: Alle Themenbereiche abgedeckt

Ausstattung und technische Daten ▪ ▪

Das Geräteset besteht aus allen für die Versuche notwendigen Komponenten Stabile, stapelbare Aufbewahrungsbox mit gerätegeformtem Schaumstoffeinsatz

Zubehör ▪ ▪

Handbuch (01839-01) Grundgeräteset TESS Chemie Set 2 (13298-88) ist zusätzlich erforderlich

13294-88

→ Eine ausführliche Beschreibung des TESS-Systems finden Sie in Kapitel 1 unter "TESS advanced".

Beschreibung 52 ausführliche Versuchsbeschreibungen zu den Gerätesets (Chemie Set 2 und 5). Mit Schülerarbeitsblättern und Lehrerinformationen.

Themenfelder ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Eiweiße Fette Genussmittel Gewürze Kohlenhydrate Vitamine und Mineralstoffe Wasser Zusatzstoffe

Ausstattung ▪

DIN A4, geheftet, s/w

01839-01

→ Eine detaillierte Beschreibung der Lebensmittelchemie finden Sie im Kapitel 3 unter "Unsere Nahrung - Untersuchung, Herstellung, Verdauung".

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2.5 Spezialthemen 2.5.4 Lebensmittelchemie, Alltagschemie

Quantitative Fettbestimmung in Lebensmitteln

Set zur Bewertung unterschiedlicher Shampoo-Sorten

Funktion und Verwendung

Aufgrund ihrer Löslichkeit in organischen Lösungsmitteln können Fette leicht von den anderen Nährstoffen abgetrennt werden. Eine Wurstprobe wird zerkleinert und in die Filterpapierhülse gegeben. Die enthaltenen Fette werden durch mehrfache Extraktion quantitativ gewonnen. In einem Aufbau nach Soxhlet erfolgt die wiederholte Zugabe des Lösungsmittels zur Probe automatisch, insgesamt wird nur eine geringe Menge Lösungsmittel benötigt.

Nach vollständiger Extraktion wird das Lösungsmittel abdestilliert und der Extrakt ausgewogen. Das in Lebensmitteln enthaltene "unsichtbare Fett" wird so anschaulich dargestellt. Der Aufbau eignet sich auch zur Bestimmung des Fettgehaltes in Käse, Nüssen oder Fisch.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Versuchseinheiten Lebensmittelchemie (FCT) 01840-01 Deutsch

Diese Ausstattung erlaubt es, dass Schüler zusätzlich zu den fünf mitgelieferten Proben ihre eigenen bevorzugten Marken testen können.

Es werden Unterschiede in pH-Werten, Feststoffgehalt, Schaumbildung, relativer Viskosität und Kosten pro 5 ml untersucht. Diese Faktoren werden dann in Beziehung dazu gesetzt, wie gut diese Shampoos in der Praxis arbeiten.

Ausstattung und technische Daten Jedes Experiment kann fünfmal wiederholt werden. Die Ausstattung schließt genug Materialien für 12-malige Durchführung, eine Anleitung, Bewertungsbögen und Datenblätter für Schüler ein.

Set zur Bewertung unterschiedlicher Shampoo-Sorten 87919-00 Nachfüllset zu Shampoo-Set 87919-01

Zahnpasta-Untersuchungs-Set

P1257200

Demo advanced Chemie Handbuch Versuchseinheiten Lebensmittelchemie (FCT)

Funktion und Verwendung

Beschreibung 41 Versuche zur Zusammensetzung und zum Nachweis von Lebensmitteln und deren Inhaltsstoffen.

Themenfelder Eiweiße, Fette und Fettbegleitstoffe, Kohlenhydrate, Genuss- und Geschmackstoffe, Vitamine

Dieses Untersuchungsset erlaubt es Schülern die Qualität unterschiedlicher Zahnpasten zu beurteilen. Da die Schüler ihre eigenen Proben benutzen können, wird ihr Interesse angeregt und Verständnis für grundlegende Konzepte vergrößert. Neben der Untersuchung auf Feststoffgehalt, pH-Wert, Schaumbildung und abrasives Verhalten der Proben wird auch auf Anwesenheit bestimmter Ingredenzien getestet.

Ausstattung und technische Daten Die Ausstattung schließt genug Materialien für 12-malige Durchführung, eine Anleitung, Bewertungsbögen und Datenblätter für Schüler ein.

Ausstattung Ringbindung, DIN A4, s/w, 162 Seiten 01840-01

excellence in science 264

87920-00

2 Chemie 2.6 Präparative Chemie

Präparative Chemie 2.6.1 2.6.2 2.6.3 2.6.4 2.6.5 2.6.6

Chemische Synthese Arbeiten mit Gasen Extrahieren Filtrieren Destillieren Sublimieren

266 269 275 277 279 290

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2.6 Präparative Chemie 2.6.1 Chemische Synthese

Chemische Synthese Mit Hilfe chemischer Synthesen werden komplizierte anorganische oder organische Verbindungen aus einfacheren Stoffen aufgebaut. Die chemische Synthese ist somit das Gegenteil der chemischen Analyse. Letztere hat die Aufgabe chemische Verbindungen in ihre Bestandteile zu zerlegen. Synthetische Verfahren haben besonders in der organischen Chemie seit 1828 (Synthese der ersten organischen Verbindung durch Friedrich Wöhler) große Erfolge erzielt und viele wirtschaftliche Umwälzungen hervorgerufen, so z. B. die Synthese von Indigo, Alizarin, Benzin, Kunststoffen, Alkohol, Essigsäure, höheren Fettsäuren, Seifen, Arzneimitteln u.v.a.m. In diesem Kapitel sollen einige einfache Apparaturen für die Synthese von chemischen Verbindungen beispielhaft dargestellt werden. Diese Apparaturen werden aus „Baukastenteilen“ genormter Glasgeräte zusammengesetzt. Die preiswerteren Stopfenbettgeräte werden aufgrund ihrer Einfachheit hauptsächlich für Schülerübungen eingesetzt. Die Normschliff- oder Schraubverbindungsgeräte finden dagegen mehr Verwendung für Demonstrationszwecke.

Dabei besitzen die moderneren Schraubverbindungsgeräte, die über Glasgewindeverschraubungen (GL) mit teflonüberzogenen Gummiringen als Dichtungen verbunden werden, gegenüber den klassischen Schliffgeräten den Vorteil, dass sie ohne Einsatz von Fett und ohne zusätzliche Sicherung durch Schliffklemmen schnell und spannungsfrei zusammengesetzt werden können.

Beschreibung

Esterverseifung

45 grundlegende Versuche zu 9 Themengebieten.

Themenfelder Energieträger organische Verbindungen, Alkane, Alkene, Alkine, Halogenierte Kohlenwasserstoffe und Aromaten, Alkohole, Aldehyde, Ketone, Carbonsäuren, Ester.

01853-01

Halogenalkane: Wurtzsche Synthese

Bei der Verseifung von Estern mit Hilfe von Laugen entstehen unter Aufnahme von Wasser Alkohole und Säuren. Die Verseifung ist somit die Umkehrung der Veresterung. Dies wird im Experiment am Beispiel der Verseifung von Essigsäureethylester gezeigt. Nach vollendeter Verseifung lässt sich der freigesetzte Alkohol abdestillieren und identifizieren.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Organische Chemie (CT) 01853-01 Deutsch P1153900

Demo advanced Chemie Handbuch Organische Chemie (CT)

Ziel organischer Synthesen ist es, aus relativ einfach zugänglichen Verbindungen neue Moleküle aufzubauen, die größer sind oder anderweitig nicht zugänglich sind. Eine Schlüsselstellung besitzen dabei Methoden, die eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Verknüpfung ermöglichen. Schon 1855 wandte Adolf Wurtz ein solches Verfahren zur Synthese von Kohlenwasserstoffen an. Bei der nach ihm benannten Wurtzschen Synthese gewinnt man aus Halogenalkanen und Alkalimetallen Alkalimetallorganyle, die sich in der Reaktionslösung sofort ("In situ") weiter umsetzen. Auf diese Weise lässt sich aus Ethyliodid und Lithium n-Butan darstellen und in einem Gasometer auffangen.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Organische Chemie (CT) 01853-01 Deutsch P1151500

excellence in science 266

2.6 Präparative Chemie 2.6.1 Chemische Synthese

Darstellung von p-Toluolsulfonsäure

Halogenalkane: Grignard-Verbindungen

Die Sulfonierung von Toluol mit konzentrierter Schwefelsäure ist eine elektrophile Substitution am Aromaten. Die Sulfonierung ist im Gegensatz zu den meisten anderen elektrophilen Substitutionen eine reversible Reaktion. Um nun das Gleichgewicht zum gewünschten Produkt (p-Toluolsulfonsäure) zu verschieben, muss man das bei der Reaktion entstehende Wasser durch azeotrope Destillation kontinuierlich aus dem Reaktionsgemisch entfernen.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Organische Chemie (CT) 01853-01 Deutsch P1152000

Darstellung von Salpetersäure aus Kaliumnitrat und Schwefelsäure

Da mit steigender Zahl der Kohlenstoffatome vom Pentan an aufwärts die Anzahl der Isomeren der Alkane stark anwächst und die Siedepunkte dieser Isomeren häufig dicht beieinander liegen, können sie durch fraktionierte Destillation nicht mehr als reine Substanzen aus Erdöl gewonnen werden. Eine Möglichkeit der Gewinnung reiner höherer Alkane besteht jedoch darin, die gut zugänglichen Halogenalkane zu den entsprechenden Alkanen zu reduzieren. Halogenalkane reagieren nach einer von Victor Grignard entdeckten und nach ihm benannten Reaktion mit Magnesium zu sogenannten Grignard-Verbindungen (Alkyl-Magnesium-Halogeniden). Setzt man derartige Verbindungen mit Wasser um, so hydrolysieren sie unter Bildung der entsprechenden Alkane. Im hier gezeigten Beispiel wird auf diese Weise 1-Brompropan zu Propan reduziert.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Organische Chemie (CT) 01853-01 Deutsch P1151600

Tropft man zu Kaliumnitrat konzentrierte Schwefelsäure und erhitzt dieses Gemisch, so destilliert aus dem Reaktionsgemisch Salpetersäure ab. Salpetersäure gehört zu den wichtigsten anorganischen Säuren. Bedeutung hat sie bei der Herstellung von Düngemitteln, Farb- und Kunststoffen. Die Herstellung nach dem hier beschriebenen Verfahren wurde weltweit bis etwa 1910 durchgeführt. Danach wurde sie durch katalytische Ammoniakoxidation ("Ostwald-Verfahren") ersetzt.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Anorganische Stoffchemie (CT) 01851-01 Deutsch P1141200

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2.6 Präparative Chemie 2.6.1 Chemische Synthese

Herstellung von Suppenwürze

Zerkleinertes Fleisch oder andere eiweißreiche Proben werden in verdünnter Salzsäure etwa eine Stunde unter Rückfluss gekocht.

Dabei wird das enthaltene Eiweiß in Aminosäuren gespalten. Bei dem Prozess bildet sich eine braune Lösung, die nach Fleischbrühe riecht und einen flockigen Rückstand enthält. Die bei der Zersetzung des Fleisches freigesetzten Aminosäuren können mit Ninhydrin nachgewiesen werden.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Versuchseinheiten Lebensmittelchemie (FCT) 01840-01 Deutsch P1255700

Die Reaktion zwischen Acetaldehyd und Ammonik zur Bildung von 1-Aminoethanol kann auch mit dem System "Komplettversuche Chemie" durchgeführt werden.

Vorteil hierbei ist, dass durch die Art des Aufbaus und den ruhigen dunklen Hintergrund die Glasgeräte besonders gut wahrgenommen werden können.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Komplettversuche (CET) 01855-01 Deutsch P1308700

Aldehyde - Reaktionen mit Ammoniak

Aldehyde zeichnen sich nicht nur durch ihre leichte Oxidierbarkeit aus, sondern sie sind auch zu Anlagerungsreaktionen befähigt. So bildet sich beim Einleiten von getrocknetem gasförmigem Ammoniak in eine etherische Lösung von Acetaldehyd 1-Aminoethanol, das als Feststoff aus der Lösung ausfällt.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Organische Chemie (CT) 01853-01 Deutsch P1153000

→ Eine detaillierte Beschreibung des Versuchs-Systems "Komplettversuche" finden Sie im Kapitel 2.2 "Komplettversuche Chemie/ Biotechnologie".

excellence in science 268

Reaktion von Aldehyden mit Ammoniak

Synthese von Essigsäureethylester und Essigsäuren-butylester

Carbonsäuren und Alkohole können unter geeigneten Bedingungen zu Estern reagieren. Dabei entsteht als Nebenprodukt Wasser, das mit Hilfe eines Wasserabscheiders bei richtig gewählten Reaktionsbedingungen kontinuierlich abgetrennt werden kann. Den Reaktionsfortschritt kann man dann sehr anschaulich anhand der Menge des abgeschiedenen Wassers verfolgen. Der hier gezeigte Aufbau mit Komponenten aus dem System "Komplettversuche Chemie/Biotechnologie" ermöglicht eine optimale Sichtbarkeit der Glasgeräte und lässt sich zeitsparend aufbauen.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Komplettversuche (CET) 01855-01 Deutsch P1309100

2.6 Präparative Chemie 2.6.2 Arbeiten mit Gasen

Arbeiten mit Gasen Zur Herstellung, zur Lagerung und zum Handhaben von Gasen für Schüler- und Demonstrationsversuche benötigt man in der Regel spezielle Geräte. Der folgende Abschnitt soll einen kleinen Überblick über derartige Geräte und deren Einsatz im Experiment geben.

Kohlenstoffdioxid, Darstellung und Eigenschaften

Kohlenstoffdioxid lässt sich leicht aus Carbonaten (z. B. Marmor) durch Zutropfen von Säuren erzeugen. Die Eigenschaften des so hergestellten Gases können dann ohne großen Aufwand untersucht werden. Der hier vorgestellte Schülerversuch zeigt unter anderem zwei der wichtigsten Eigenschaften des Kohlendioxids: Die Dichte des Gases ist größer als die von Luft und es erstickt Flammen.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS advanced Chemie Handbuch Allgemeine und Anorganische Chemie Teil 1 01835-01 Deutsch TESS advanced Chemie Handbuch Allgemeine, Anorganische und Organische Chemie 01841-01 Deutsch

Methandarstellung

Mit Hilfe des hier gezeigten einfachen Versuchsaufbaus gelingt es, Methan aus Aluminiumcarbid und Wasser herzustellen. Mit dem im Reagenzglas aufgefangenen Gas können die Eigenschaften des Methans dann untersucht werden.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS advanced Chemie Handbuch Organische Chemie 01837-01 Deutsch TESS advanced Chemie Handbuch Allgemeine, Anorganische und Organische Chemie 01841-01 Deutsch P1036500

Ammoniakdarstellung zu Versuchszwecken

P1026300

Darstellung von Wasserstoff

Elektrolysiert man im U-Rohr verdünnte Schwefelsäure an Platinelektroden, so scheidet sich an der Anode Sauerstoff und an der Kathode Wasserstoff ab. Die beiden Gase können dann leicht getrennt voneinander in zwei Gasspritzen aufgefangen werden. Dieser einfache Aufbau ist ein Beispiel für die Erzeugung von Gasen durch elektrolytische Abscheidung.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Allgemeine und anorganische Chemie (CT) 01850-01 Deutsch P1135500

Kleine Mengen an Ammoniakgas lassen sich im Labor leicht durch Zutropfen von Ammoniumchloridlösung zu festem Natriumhydroxid darstellen. Zur Trocknung des Gases leitet man es durch ein ebenfalls mit festem Natriumhydroxid gefülltes U-Rohr. In dem Gasometer kann das so erzeugte Gas dann bis zu seiner weiteren Verwendung auf einfache Weise gespeichert werden.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Anorganische Stoffchemie (CT) 01851-01 Deutsch P1140800

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2.6 Präparative Chemie 2.6.2 Arbeiten mit Gasen

Gasentwickler zur Synthese von Gasen

Kipp-Apparat, DURAN®, 500 ml, komplett

Zusammenstellungen von Glasgeräten zum Aufbau unterschiedlicher Gasentwicklungsapparaturen. Der Lieferumfang entspricht den Geräten, die bei den jeweiligen Gasentwicklern aufgelistet sind.

Zusätzlich werden jeweils die entsprechenden Chemikalien und ggf. passendes Stativmaterial benötigt.

Ausstattung und technische Daten

Gasentwickler für kleine Gasportionen besonders für Schülerversuche geeignet, für geringe Substanzmengen; bei diesem Aufbau kann die Säure tropfenweise zum festen Stoff gegeben werden. Es ist jedoch nicht gegen Überdruck gesichert.

Material: ▪ ▪ ▪

Reagenzglas mit Ansatzstutzen, SB 29, l = 200 mm (36331-00) Tropftrichter, zylindrisch (36869-00) Gummistopfen 23/30, 1 Bohrung 7 mm (39258-01)

Gasentwicklungsapparat, DURAN 2 x GL 25, 1 x GL 45, 1 x GL 18, dadurch fettfrei Gasentnahme durch Ventilhahn mit Teflonspindel, Selbstregulierender Gasentwickler für große Gasportionen; komplett mit Sicherheitsrohr, Dichtelementen und Lochscheibe aus Silikon.

34195-00

Glasmantel-Gasentwickler

Gasentwickler für mittlere Gasportionen, GL Gasentwickler für mittlere Gasportionen; Gasentwickler mit Druckausgleich; für kleinere Substanzmengen; leicht zu reinigen, universell einsetzbar.

Material: ▪ ▪

Rundkolben, 100 ml (35841-15) Trichter für Gleichdruckgasentwickler, GL 25 (35854-15)

Gleichdruckgasentwickler NS 29 Gleichdruck in Kolben und Trichter; Flüssigkeit kann auch bei im Trichter eingesetztem Stopfen zu Feststoff tropfen.

Material: ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Erlenmeyerkolben, 250 ml, Enghals, NS 29/32 (46126-00) Trichter für Gleichdruckgasentwickler, NS 29/32 (35853-00) Schliffklemme, NS 29 (43615-00) Teflonmanschette, NS 29 (43617-00) Wanne (33928-00)

→ Glasmantel-Gasentwickler finden Sie im Kapitel 2.1 unter "Gasentwickler".

Knallgasentwickler Gleichdruckgasentwickler für kleine Portionen 36869-88 Gleichdruckgasentwickler für mittlere Portionen, GL 35854-88 Gleichdruckgasentwickler, NS 29 35853-88

→ Eine detaillierte Beschreibung der Glasgeräte finden Sie im Kapitel 6.1 "Laborgeräte aus Glas, Porzellan und Kunststoff" und auf unserer Homepage im Internet "www.phywe.de".

→ Knallgas-Gasentwickler und andere elektrische Gasentwickler finden Sie im Kapitel 2 unter "Elektrolyse".

excellence in science 270

2.6 Präparative Chemie 2.6.2 Arbeiten mit Gasen

Sulfide - Schwefelwasserstoff

Im Gasentwickler wird durch Einwirkung von Salzsäure auf Eisensulfid Schwefelwasserstoff erzeugt. Das entstehende Gas strömt erst durch mit Lackmuslösung versehenes Wasser und dann durch eine Kupfersulfatlösung. Dabei verfärbt das Gas die Lackmuslösung (rot) und fällt aus der Kupfersulfatlösung einen schwarzen Niederschlag von Kupfersulfid aus.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Anorganische Stoffchemie (CT) 01851-01 Deutsch P1140300

Chemischer Springbrunnen

Einige Gase wie Chlorwasserstoff lösen sich sehr gut in Wasser. So löst 1 Liter Wasser bei 20°C ca. 443 Liter Chlorwasserstoff. In einem geschlossenen Kolben bildet sich bei Kontakt des Gases mit etwas Wasser rasch ein Unterdruck, da sich das Gas im Wasser löst und weiteres Wasser in den Kolben gesaugt wird. Darauf beruht die Funktion des chemischen Springbrunnens, eine spannende Art, die Löslichkeit von Gasen in Wasser zu demonstrieren.

In der hier gezeigten Variante wird in ein und derselben Apparatur der Chlorwasserstoff erzeugt, der Kolben des Springbrunnens damit gefüllt und der Brunnen zum Sprudeln gebracht.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Komplettversuche (CET) 01855-01 Deutsch P1310100

Darstellung von Stickstoffmonoxid aus Salpetersäure

Salpetersäure löst Kupfer unter Entwicklung von Stickstoffmonoxid. Dieses farblose Gas lässt sich bequem in einer pneumatischen Wanne in einem Standzylinder auffangen. Anschließend kann man zeigen, dass sich Stickstoffmonoxid mit Sauerstoff zu dem braunen Gas Stickstoffdioxid umsetzt.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Anorganische Stoffchemie (CT) 01851-01 Deutsch P1141100

Darstellung von Ethen

Der einfachste ungesättigte Kohlenwasserstoff der Alkenreihe ist das Ethen. Gewinnen lässt sich dieser Kohlenwasserstoff aus Ethanol, durch Abspaltung von Wasser. Dazu erhitzt man Ethanol in einem Kolben und lässt dann langsam konzentrierte Schwefelsäure zutropfen. Das gebildete Gas leitet man durch ein mit verdünnter Natronlauge gefülltes Waschrohr und fängt es dann in einer Gasspritze auf.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Organische Chemie (CT) 01853-01 Deutsch P1151000

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2.6 Präparative Chemie 2.6.2 Arbeiten mit Gasen

Gasometer, 1000 ml

Glockengasometer, 1000 ml

Funktion und Verwendung Zur trockenen Gasspeicherung und zur Volumenbestimmung von Gasen; Füllung bei geringem Überdruck möglich; Speichervolumen: 1000 ml.

Das Gerät besteht aus einem auf einer Grundplatte befestigten Glaszylinder mit einer Ringmarke, die den Füllstand von 1000 ml markiert.

Das Volumen wird begrenzt durch einen verschiebbaren Kolben, der über eine Kolbenstange durch eine Deckelbohrung geführt wird.

Der große Querschnitt des Kolbens und eine einstellbare, nur geringe Reibung an der Zylinderwand gestatten die Füllung dieses Gerätes bei nur geringem Überdruck (ca. 15 hPa). Ein Teller am oberen Ende der Kolbenstange dient bei Bedarf zur Aufnahme von Gewichtsstücken, um bei Entleerung des Gasometers den Druck zu erhöhen. Zwei elastische Skalen ersparen beim quantitativen Arbeiten das ständige Umrechnen gegebener oder benötigter Gasportionen auf Normvolumina, da diese so eingestellt werden können, dass sie direkt Normvolumina anzeigen.

Funktion und Verwendung

Vorteile

bestehend aus:

Das Vorzug dieses Gerätes besteht darin, dass die Gase trocken gespeichert werden. Daher können auch Gase im Gasometer aufgefangen werden, die sich in Wasser lösen oder die mit Wasser reagieren.

Gasmessglocke, 1000 ml (40465-00), Gummistopfen 26/32, 2 Bohrungen à 7 mm (39258-02), Einweghahn, rechtwinklig (2 x) (36705-01), Standzylinder, 2200 ml (34220-00)

Zur Volumenbestimmung und Speicherung von Gasen.

Das Gerät besteht aus einer skalierten unten offenen zylindrischen Glocke, die am oberen Ende mit Hilfe eines Gummistopfens, in dem zwei Einweghähne befestigt sind, verschossen wird. Die Glocke steht in einem Standzylinder.

Als Sperrflüssigkeit dient Wasser, daher ist das Gasometer nicht geeignet zur Speicherung von Gasen, die mit Wasser reagieren oder sich in Wasser lösen.

Vorteile Das Gerät besteht aus einer skalierten, unten offenen zylindrischen Glocke, die am oberen Ende mit Hilfe eines Gummistopfens, in dem zwei Einweghähne befestigt sind, verschossen wird. Die Glocke steht in einem Standzylinder.

Ausstattung und technische Daten

Ausstattung und technische Daten Glaszylinder mit ausgeliterter Ringmarke bei 1000 ml, verschiebbarer Begrenzungskolben mit einstellbarer Patentdichtung, stabiler Fuß mit Gaseinlass, elastische Skalen ermöglichen die Abmessung von Normvolumina bei Zimmertemperatur, Zylinderdurchmesser: 75 mm, Gesamthöhe: ca. 395 mm, Inhalt: 1000 ml, Skalenteilung: 10 ml

40463-88

Einsatz für pneumatische Wannen

Zubehör Handelsgewicht, 500 g (44096-50) 40461-00

Gasspritzen Funktion und Verwendung

→ Eine detaillierte Beschreibung der Gasspritzen finden Sie im Kapitel 6 unter "Volumenmessgeräte".

Gasspritze, 100 ml 02614-00 Gasspritze, mit Hahn, 100 ml 02616-00 Gasspritze, mit Dreiweghahn, 100 ml 02617-00

Aus Kunststoff, zum Aufsetzen der Auffanggefäße für pneumatische Gasspeicherung.

Vorteile Mit Hilfe dieses Gerätes können relativ kleine Gefäße (z. B. Kristallierschale, Art.-Nr.: 46245-00) zur pneumatischen Gasspeicherung in Standzylindern (z. B. Art.-Nr.: 34213-00) verwendet werden.

Ausstattung und technische Daten Durchmesser der Aufsetzfläche: 132 mm, Einleitungsrohr mit Olive, Gesamthöhe: 117 mm.

34567-00

excellence in science 272

2.6 Präparative Chemie 2.6.2 Arbeiten mit Gasen

Alkene: Bestimmung der molaren Masse und Nachweis mit Baeyers Reagenz

Plastikbeutel mit Schlauch, 10 Stück

Zur Speicherung von Gasen und anschließenden Bestimmung der Molmassen durch Wägung.

Beutelmaß (mm): 250 x 190; Länge des Schlauches: 850 mm; Schlauchdurchmesser: 6 mm.

40469-00

Kondensation von Gasen durch Druckerhöhung und durch Abkühlung Füllt man ein Gasometer mit der Menge eines Gases (Ethen, Propen), das bei Normalbedingungen (1013 hPa, 0°C) einem Liter entspricht, und drückt dieses Gas anschließend in einen Plastikbeutel, so kann dessen Masse durch Wiegen leicht bestimmt und daraus eine Anzahl möglicher Summenformeln ermittelt werden. Da Alkane und Alkene mit gleicher Anzahl an Kohlenstoffatomen wegen der geringen Massendifferenzen nicht unterschieden werden können, prüft man das Verhalten gegenüber einer essigsauren Lösung von Kaliumpermanganat (Baeyers Reagenz). Im Falle eines Alkens wird die Lösung entfärbt.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Organische Chemie (CT) 01853-01 Deutsch P1150800

Die Zusammensetzung des Wassers

Gase können entweder durch Abkühlen oder durch Druckerhöhung in den flüssigen Aggregatzustand überführt werden. Bei der Kondensation von Butan durch Abkühlung lässt man das Gas aus dem Gasometerdurch eine Kühlfalle strömen, die sich in einem Dewar mit einer Eis/Kochsalz-Mischung befindet. Durch die Abkühlung unter den Siedepunkt des Butans kondensiert es in der Kühlfalle zu einer klaren Flüssigkeit. Beim Verflüssigen durch Komprimieren füllt man eine Gasverflüssigungspumpe mit Butan. Durch Hineindrücken des Kolbens in den Glaszylinder steigt der Druck zunächst an. Dann bildet sich mit weiterem Hineinschieben des Kolbens zunehmend Flüssigkeit. Entspannt man das komprimierte Gas, indem man den Kolben in die Ausgangsstellung zurückbringt, so verdampft das kondensierte Butan wieder.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Allgemeine und anorganische Chemie (CT) 01850-01 Deutsch P1131100

Kondensation von Gasen durch Druckerhöhung

Leitet man über heißes Eisenpulver Wasserdampf, so wird das Wasser unter Bildung von Eisenoxid reduziert. Dabei entsteht ein brennbares Gas, das in einem Kleingasometer aufgefangen wird.

Oxidiert man dieses Gas durch Verbrennung an der Luft, so entsteht Wasser. Das Gas ist also Wasserstoff und Wasser somit ein Oxid des Wasserstoffs.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Allgemeine und anorganische Chemie (CT) 01850-01 Deutsch P1135400

Gase können durch Druckerhöhung in den flüssigen Aggregatzustand überführt werden. Dies lässt sich mit Butan sehr eindrucksvoll demonstrieren, indem man eine Gasverflüssigungspumpe mit diesem Gas befüllt. → Eine ausführliche Beschreibung dieses Experiments finden Sie im Kapitel 2 unter "Gase und Gasgesetze".

Gasverflüssigungspumpe 08173-00

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 273

2.6 Präparative Chemie 2.6.2 Arbeiten mit Gasen

Zubehör

Wassersynthese

Zur Erzeugung des Dauerfunkens nötig: Hochspannungsnetzgerät, 0...10 kV (13670-93), 2 Verbindungsleitungen, 30 kV, l = 100 cm (07367-00), Krokodilklemmen, kunststoffisoliert, schwarz (07276-15) 45128-01

Demonstration kriechender Gase

Prinzip In der Apparatur wird Wasserstoff in einer reinen Sauerstoffatmosphäre verbrannt, wobei Wasser als Reaktionsprodukt entsteht. Bei vollständigem Umsatz verbinden sich 100 ml Wasserstoff mit 50 ml Sauerstoff, d. h. das Volumenverhältnis der Reaktion ist 2 : 1.

2 H2 + O2 -> 2 H2O Durch Auswiegen der Brennkammer vor und nach der Reaktion auf einer Analysenwaage lässt sich die Masse des gebildeten Wassers bestimmen. Aus dieser Masse und der aus dem Volumen des Wasserstoffs berechneten Stoffmenge kann die molare Masse des Wassers bestimmt werden.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur

Viele Gase sind "schwerer" als Luft und sinken demzufolge zu Boden. Dies lässt sich mit dem abgebildeten Experiment gut demonstrieren. Aus dem Standzylinder ausgegossenes Butangas fließt die Blechrinne hinunter und sammelt sich im Becherglas, wo es anschließend entzündet werden kann."

P1316200

Demo advanced Chemie Handbuch Komplettversuche (CET) 01855-01 Deutsch

Blechrinne

P1312100

Brennkammer für Wassersynthese

Aus eloxiertem Aluminium; rechtwinklig gebogen; Schenkellänge je 40 mm; Dicke: 0,8 mm; Gesamtlänge: 650 mm Funktion und Verwendung In der Brennkammer wird ein Wasserstoff-Sauerstoff-Gemisch langsam verbrannt, wobei Wasser gebildet wird: H2 + O2 = H2O. Die Gase werden dafür mit Hilfe von zwei Gasspritzen langsam in die Brennkammer hineingedrückt. An zwei in der Kammer befindlichen Elektroden wird durch Anlegen einer Hochspannung ein Dauerfunke erzeugt, der die kontinuierliche Zündung der eindringenden Gase bewirkt.

Vorteile Das bei der Reaktion entstehende Wasser kann anschließend sehr einfach nachgewiesen werden, da der Wasserdampf an den Wänden der Kammer kondensiert.

Ausstattung und technische Daten Aus DURAN®, mit 2 Glasgewindeverschraubungen GL 18/8, Länge des Glasrohrs: 140 mm; Außendurchmesser: 16 mm, mit 2 asymmetrisch im Rohr angebrachten Wolfram-Elektroden; ca. 30 mm von einem Ende des Rohres entfernt.

excellence in science 274

45146-00

2.6 Präparative Chemie 2.6.3 Extrahieren

Extrahieren Unter Extrahieren versteht man das Herauslösen von bestimmten Bestandteilen aus festen oder flüssigen Substanzgemischen mit Hilfe geeigneter Lösungsmittel. Das Herauslösen eines Bestandteils aus einer Flüssigkeit (Lösung) nennt man Ausschütteln, das Herauslösen von Bestandteilen aus Feststoffen Auslaugen. Extraktionen können kontinuierlich durchgeführt werden, d. h. in einer Apparatur, wo viele Extraktionsvorgänge automatisch nacheinander ablaufen oder diskontinuierlich, wobei jeder einzelne Extraktionsvorgang manuell ausgeführt wird.

Reinheit von Fetten

Ein geringer Teil von pflanzlichen und tierischen Fetten ist nicht verseifbar. Dieser Anteil wird daher als das "Unverseifbare" bezeichnet und ist ein Gemisch aus verschiedenen organischen Substanzen wie Kohlenwasserstoffen, Sterinen, Farbstoffen und Vitaminen. Zur Bestimmung dieses "unverseifbaren" Anteils von Fetten werden diese zunächst mit Kalilauge verseift und der nicht verseifte Anteil dann aus dem Reaktionsgemisch mit Petroleumbenzin extrahiert.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS advanced Chemie Handbuch Lebensmittelchemie 01839-01 Deutsch P1266100

Quantitative Fettbestimmung

Der Fettgehalt von Lebensmitteln steht im Mittelpunkt der Diskussion über eine gesunde Ernährung. Es ist daher wichtig, den Fettgehalt einzelner Lebensmittel genau zu kennen. Im hier gezeigten Versuch wird eine Methode zur quantitativen Fettbestimmung von Lebensmitteln durch Extraktion mit Hilfe einer Soxhletapparatur vorgestellt. Die vorgestellte Soxhletapparatur zeichnet sich dabei durch ihre geringe Größe aus, so dass die Extraktion von kleinen Mengen mit einem äußerst geringen Einsatz von Lösungsmitteln durchgeführt werden kann.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS advanced Chemie Handbuch Lebensmittelchemie 01839-01 Deutsch

Trennen von Flüssigkeitsgemischen und Lösungen durch Scheiden, Ausschütteln und Zentrifugieren

P1266000

Gewinnung von Pflanzenöl durch Extraktion

Zur einfachen Demonstration eines Extraktionsvorganges wird im Experiment Iod aus einer wässrigen Lösung mit Cyclohexan extrahiert. Dabei lässt sich das Ergebnis des Extraktionsvorgangs eindrucksvoll verfolgen. Die zunächst durch das Iod bräunlich gefärbte wässrige Lösung entfärbt sich fast vollständig nach Schütteln mit dem Cyclohexan. Das zur wässrigen Iodlösung zugegebene farblose Cyclohexan trennt sich nach dem Schütteln eindeutig von der wässrigen Phase und ist durch das nun in ihm gelöste Iod violett gefärbt.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur

Fette sind ein wichtiger Bestandteil unserer Nahrung und lassen sich auf viele Arten gewinnen. Ein Weg Fette zu erhalten, ist die Extraktion von fetthaltigen Samen oder Früchten mit einem lipophilen Lösungsmittel und anschließen der Abdestillation dieses Lösungsmittels. Die vorgestellte Soxhletapparatur eignet sich zur Extraktion von mittleren Mengen an Extraktionsgut, was dann von Vorteil ist, wenn nur ein geringer Anteil des zu extrahierenden Stoffes in dem Extraktionsgut enthalten ist.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur

Demo advanced Chemie Handbuch Allgemeine und anorganische Chemie (CT) 01850-01 Deutsch

Demo advanced Chemie Handbuch Versuchseinheiten Lebensmittelchemie (FCT) 01840-01 Deutsch

P1132600

P1265300

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 275

2.6 Präparative Chemie 2.6.3 Extrahieren

Aufsätze nach Soxhlet

Soxhlet-Komplettapparaturen

Funktion und Verwendung Aus DURAN®. Das zu extrahierende Gut wird in einer Extraktionshülse aus gepreßtem Filterpapier in den Aufsatz nach Soxhlet hineingegeben. Der Aufsatz wird auf einen Kolben mit einem geeigneten Lösungsmittel gesetzt und die obere Öffnung mit einem Rückflusskühler versehen. Das Lösungsmittel im Kolben wird durch Erhitzen verdampft, steigt im Dampfleitungsrohr hinauf, kondensiert im Rückflusskühler und tropft auf das Extraktionsgut. Dort löst es die zu extrahierenden Bestandteile heraus. Hat sich soviel Lösungsmittel im Aufsatz angesammelt, dass der höchste Punkt des Heberohres erreicht ist, so fließt die gesamte Lösung aus dem Aufsatz in den Kolben zurück und der Kreislauf beginnt von neuem. So ist es auf einfache Weise möglich, unzählige Extraktionsschritte nacheinander auszuführen, wobei sich die aus dem Extraktionsgut herausgelösten Bestandteile in der Lösung des Kolbens anreichern.

Aufsatz nach Soxhlet, NS 19/26 35809-05 Aufsatz nach Soxhlet, NS 29/32-Kern, NS 45/40-Hülse 35809-00 Aufsatz nach Soxhlet, GL 25/12 35809-15

Zusammenstellung von Geräten zum Aufbau von Extraktions-Apparaturen nach Soxhlet in drei unterschiedlichen Ausführungen: Soxhlet-Komplettapparatur NS 29 (35809-88), bestehend aus: ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Extraktionshülsen

Kolben, rund, 500 ml, NS 29/32 (35862-00) Aufsatz nach Soxhlet, NS 29/32 (35809-00) Reduzierstück, Kern NS 45/40 Hülse29/32 (35800-10) Dimroth-Kühler, NS 29/32 (35816-00) Extraktionshülsen 30 x 100 mm, 5 Stück (32996-02)

Soxhlet-Komplettapparatur NS 19 (35809-87) , bestehend aus: Aus gepreßtem Filterpapier; für Aufsätze nach Soxhlet.

Extraktionshülsen, Ø = 30 mm, l = 100 mm, 5 Stück 32996-02 Extraktionshülsen, Ø = 10 mm, l = 110 mm, 5 Stück 32995-02

Gehäuseheizhaube für 100-ml-Rundkolben

▪ ▪ ▪ ▪

Kolben, rund, 100 ml, NS 19/26 (35841-01) Aufsatz nach Soxhlet, NS 19/26 (35809-05) DimrothKühler, NS 19/26 (35816-05) Extraktionshülsen 10 x 110 mm, 5 Stück (32995-02)

Soxhlet-Komplettapparatur GL 25 (35809-86) , bestehend aus: ▪ ▪ ▪ ▪

Kolben, rund, 100 ml, GL 25/12 (35841-15) Aufsatz nach Soxhlet, GL 25/12 (35809-15) DimrothKühler, GL 25/12 (35815-15) Extraktionshülsen 10 x 110 mm, 5 Stück (32995-02)

Jeweils zusätzlich benötigt werden: ▪ ▪

Heizhaube für Rundkolben mit einem Heizelement, das für eine Temperatur bis max. 450°C ausgelegt ist. → Eine detaillierte Darstellung der Heizhauben finden Sie im Kapitel 6.4.2 "Elektrische Heizgeräte".

49541-93

excellence in science 276

Heizung für Kolben, wie z. B. Heizhaube 500 ml (49543-93) bzw.

Heizhaube 100 ml (49541-93) Kleinteile wie Schläuche, Schlauchschellen, etc.

Extraktionsapparat nach Soxhlet, NS 29 35809-88 Extraktionsapparat nach Soxhlet, NS 19 35809-87 Extraktionsapparat nach Soxhlet, GL 25 35809-86

2.6 Präparative Chemie 2.6.4 Filtrieren

Filtrieren Unter Filtrieren versteht man das Abtrennen mehr oder weniger fein zerteilter ungelöster Stoffe von Flüssigkeiten. Die dazu verwendeten Filter bilden sozusagen die „Siebe“, deren Poren die winzigen Flüssigkeitsmoleküle ungehindert passieren können, während die ungelösten Teilchen als Rückstand auf dem Filter verbleiben. Man richtet beim Filtrieren das Hauptaugenmerk entweder auf den Niederschlag (Rückstand), den man von der anhaftenden Flüssigkeit befreien will, oder auf die Flüssigkeit (Filtrat), die durch das Filtrieren von einem unerwünschten Niederschlag getrennt wird.

Gemischtrennungen: Filtrieren, Magnetscheidung

Im Schülerexperiment wird zur Demonstration der Gemischtrennung Salz von Sand getrennt. Dafür gibt man zu einer Mischung der Feststoffe Salz und Sand etwas Wasser und gießt die entstehende Suspension durch einen Papierfilter. Der Sand verbleibt im Filter während die Lösung mit dem gelösten Salz den Filter passiert und im untergestellten Becherglas aufgefangen wird.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS advanced Chemie Handbuch Allgemeine und Anorganische Chemie Teil 1 01835-01 Deutsch TESS advanced Chemie Handbuch Allgemeine, Anorganische und Organische Chemie 01841-01 Deutsch P1023000

Das Kohlefilter und seine praktische Anwendung

Versetzt man z. B. eine verdünnte Lösung von Rotwein mit etwas Aktivkohle und filtriert dieses Gemisch durch einen Faltenfilter, so fängt man ein farbloses Filtrat auf. Aktivkohle besitzt durch ihren porösen Aufbau eine große Oberfläche, auf der Substanzen in großem Umfang adsorbiert werden. Aus dem Rotwein werden auf diese Weise der rote Farbstoff und auch Aromastoffe adsorbtiv entfernt.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Anorganische Stoffchemie (CT) 01851-01 Deutsch P1142400

Zusammensetzung der Stärke

Stärke besteht aus den Polysacchariden Amylose und Amylopektin.

Diese lassen sich durch ihre unterschiedliche Löslichkeit in Wasser voneinander trennen. Dazu wird Stärke mit Wasser erhitzt und die warme Lösung durch einen Faltenfilter gegossen. Aufgrund seiner schlechten Löslichkeit in Wasser verbleibt das ungelöste Amylopektion im Filter, während sich die wässrige Lösung der Amylose im Becherglas sammelt.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS advanced Chemie Handbuch Lebensmittelchemie 01839-01 Deutsch P1261900

Trennverfahren für Suspensionen und Lösungen

Im hier vorgestellten Versuch wird die Methode der einfachen Filtration mit der Saugfiltration verglichen. Dazu wird "Kalkmilch" einmal durch einen Trichter mit einem Filter und einmal durch eine Filternutsche mit Rundfilter, an die über eine Saugflasche und Wasserstrahlpumpe Unterdruck angelegt wird, filtriert. In beiden Fällen ist das durchlaufende Filtrat klar. Die Saugfiltration geht jedoch wesentlich schneller und der ungelöste Rückstand auf den Filtern ist bei der Saugfiltration deutlich weniger feucht.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Allgemeine und anorganische Chemie (CT) 01850-01 Deutsch P1132300

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 277

2.6 Präparative Chemie 2.6.4 Filtrieren

Trocknen von Niederschlägen

Zubehör ▪ ▪ ▪ ▪

Membranfilter, d = 50 mm, 100 Stück (64907-00) Saugflasche, 100 ml, SB 45 (34421-01) Gummistopfen 41/49, Bohrung 15 mm Wasserstrahlpumpe, Kunststoff (02728-00)

Membranfilteraufsatz 64906-00 Saugflasche 1000 ml, SB 45 34421-01 Gummistopfen 41/49, Bohrung 15 mm 39263-15 Wasserstrahlpumpe, Kunststoff 02728-00 Membranfilter aus Cellulosenitrat, rein weiß, d = 50 mm, Porengröße 0,45 µm, 100 Stück in Kunststoffbox 64907-00 Nach dem Abfiltrieren von Niederschlägen sind diese immer noch von der Lösung, aus der sie isoliert wurden, benetzt. Um die Feststoffe rein zu erhalten, müssen sie getrocknet werden. Dies geschieht in der Regel in Trockenschränken oder Exsikkatoren.

Die Trocknung in Exsikkatoren kann bei Normaldruck oder bei vermindertem Druck (Vakuum-Exsikkator) erfolgen. Soll anhaftendes Wasser von den Niederschlägen entfernt werden, muss aber bei beiden Verfahren ein Trockenmittel verwendet werden.

Trockenmittel nehmen das Wasser aus den Substanzen, die in den Exsikkator eingestellt werden auf. Sie werden üblicherweise in eine kleine Glasschale gefüllt und im unteren Teil des Exsikkators unter der Porzellanplatte platziert. Eine kleine Auswahl der dazu in der Regel verwendeten Trockenmittel wäre: ▪ ▪ ▪ ▪

Membranfiltermethode

Silica-Gel mit Indikator, orange, gekörnt, 500 g (30224-50) di-Phosphorpentoxid, 250 g (31727-25) Natriumhydroxid, Perlen, 500 g (30157-50) Schwefelsäure, 95%ig, 250 ml (30219-50)

Vakuum-Exsikkator "Wertex", d = 150 mm 34126-00 Exsikkatorplatte, d = 140 mm 32474-00 Gummischlauch-Vakuum-, Innen-Durchmesser = 6 mm 39286-00

Membranfilteraufsatz

Funktion und Verwendung Zum Ernten von Organismen aus Zellsuspensionen, zum Sterilfiltrieren oder zur Keimzahlbestimmung von Wasser- oder Erdproben.

Ausstattung und technische Daten bestehend aus: ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Borosilikatglas Trichteraufsatz 250 ml mit Gummideckel Fritte für Membranfilter mit Durchmesser: 50 mm Unterteil mit Auslauf Metallklammer

excellence in science 278

In manchen Proben, z. B. sauberen Gewässern, sind Mikroorganismen in sehr geringer Konzentration enthalten. Eine Möglichkeit zur Anreicherung aus einem größeren Flüssigkeitsvolumen bietet die Membranfiltermethode.

In den Filteraufsatz wird für jede Probe ein steriler Membranfilter eingelegt. Je nach Keimbelastung der Probe wird dann eine definierte Flüssigkeitsmenge in den Aufsatz eingefüllt und mit einer Pumpe durch den Filter gesaugt. Die Poren des Membranfilters sind so fein, dass dabei alle enthaltenen Keime auf dem Filter zurückbleiben. Die Filter werden dann auf sterile Nährkartonscheiben gelegt und bebrütet.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Biologie Handbuch Praktikumseinheiten Mikrobiologische Arbeitsmethoden 16700-41 Deutsch P0609800

2.6 Präparative Chemie 2.6.5 Destillieren

Destillation Die Destillation ist eines der wichtigsten Verfahren zur Reinigung von chemischen Substanzen. Sie ermöglicht eine Trennung von Stoffen nach ihrem Flüchtigkeitsgrad. Durch Destillation können z. B. gelöste Salze vom Lösungsmittel getrennt werden oder das Lösungsmittel in chemisch reinem Zustand gewonnen werden (z. B. Herstellung von destilliertem Wasser). Aber auch aus Flüssigkeitsgemischen lassen sich leicht- und schwerflüchtige Bestandteile voneinander trennen und rein gewinnen. In früheren Zeiten verwendete man für alle Destillationen Retorten.

Destillieren wurde als eine große Kunst angesehen und war dementsprechend hoch geschätzt. So verwundert es auch nicht, dass selbst heute noch vielfach die Retorte als Symbol für chemische Tätigkeiten an und für sich steht. Eine solche Destillation nach alten Vorbildern ist schnell aufgebaut und einfach durchzuführen. Die Entwicklung der Chemie und vor allen Dingen der chemischen Apparatetechnik ist jedoch nicht stehen geblieben. So stehen uns heute für fast jede Destillationsaufgabe spezielle maßgeschneiderte Apparaturen zur Verfügung, von denen einige im folgenden dargestellt sind.

Destillation

Eine von den Schülern selbst hergestellte Mischung aus Wasser und Brennspiritus soll bei dem hier vorgestellten Versuch getrennt werden. Dazu wird der in der Mischung enthaltene Alkohol abdestilliert und im Erlenmeyerkolben aufgefangen. Die abgebildete einfache Destillationsapparatur besteht aus einem Destillationskolben mit einem am Ansatzstutzen angesetzten Kühlmantel und eignet sich gut, um Schüler in die Grundprinzipien der Destillation einzuführen.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS advanced Chemie Handbuch Allgemeine und Anorganische Chemie Teil 1 01835-01 Deutsch

Rundkolben mit Ansatz-Stutzen, 100 ml, SB 19

Aus DURAN®; Rundkolben mit Stopfenbett SB 19 und seitlichem Ansatzstutzen (Glasolive). Der Kolben kann in Verbindung mit einem Schlauchstückchen (z. B.: 39282-00), einem Glasrohr (64132-00) und einem Kühlmantel (34880-01) als Destillierkolben verwendet werden.

Im Stopfenbett kann mit Hilfe eines Gummistopfens (39255-01) ein Thermometer (z. B.: 38005-02) befestigt werden.

Außendurchmesser des Ansatzstutzens: 8 mm, Länge des Ansatzstutzens: 40 mm, Inhalt: ca. 100 ml 34885-00

Destillationsapparatur für Schüler, SB 19, 100 ml

P1023200

Kühlmantel, GL 25/8

Funktion und Verwendung Apparatur für Schüler zur Gleichstromdestillationen.

Ausstattung und technische Daten Aus DURAN®, mit zwei Glasgewindeverschraubungen GL 25/8 und zwei Glasoliven zum Kühlwasseranschluss; in Verbindung mit einem Glasröhrchen (z. B. Art.Nr.: 64132-00) oder dem Ansatzrohr eines Destillierkolbens (z. B. Art.Nr.: 34875-00) als Kühler einsetzbar.

▪ Außendurchmesser: 20 mm ▪ Außendurchmesser der Glasoliven: 8 mm ▪ Gesamtlänge: 200 mm 34880-01

▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

1 1 1 1 1 1 4 3 1

x Rundkolben mit Ansatzstutzen, SB 19, 100 ml x Kühlmantel Gl 25/8 x Glasröhrchen, l = 375 mm, d = 8 mm x Erlenmeyerkolben, DURAN, 100 ml x Laborthermometer, -10...+150°C x Gummistopfen 17/22, 1 Bohrung 7 mm m Gummischlauch, Innen-d = 6 mm x Schlauchsicherung für d = 10-17 mm x Schlauchsicherung für d = 15-22 mm

34885-88

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 279

2.6 Präparative Chemie 2.6.5 Destillieren

Destillation nach Flörke

Einfache Destillation mit Kühlmantel

Einfache Destillationsapparatur (Prinzip der Retorte) zur Demonstration des Prinzips der Destillation. Da zur Kühlung des Ansatzrohrs kein mit Wasser betriebener Kühler benutzt wird, sondern die Kühlung nur durch die umgebende Luft erfolgt, ist dieser Aufbau nur für die Destillation von höhersiedenden Stoffen (z. B. Wasser) geeignet.

Zusätzlich zu den aufgelisteten Geräten werden noch Stativmaterial, Verbrauchsmaterial und Kleinteile benötigt.

Einfache Destillationsapparatur mit Kühlmantel (Liebigkühler) bestehend aus einem Destillationskolben mit einem am Ansatzrohr aufgesetzten Kühlmantel. Diese unkomplizierte und schnell aufzubauende Apparatur eignet sich für die Durchführung vieler einfacher Destillationen.

Zusätzlich zu den aufgelisteten Geräten werden noch Stativmaterial, Verbrauchsmaterial und Kleinteile benötigt.

Destillierkolben 100 ml, Ansatzrohr gewinkelt, SB 45153-00 Sandbadschale, Oben-d = 100 mm 33201-00 Laborthermometer, -10...+250°C 38065-00 Erlenmeyerkolben DURAN®, Enghals, 100 ml 36118-00 Bunsenbrenner nach DIN, Erdgas 32165-05

Destillierkolben 100 ml, Ansatzrohr gewinkelt, SB 29

Destillierkolben 250 ml, SB 29 34876-00 Kühlmantel, GL 25/8 34880-01 Laborthermometer, -10...+250°C 38065-00 Erlenmeyerkolben DURAN®, Enghals, 250 ml 36124-00

Destillierkolben mit geradem Ansatzrohr, SB 29, 250 ml

Funktion und Verwendung

Funktion und Verwendung Rundkolben mit Stopfenbett und angewinkeltem geraden seitlichen Ansatzrohr, das am Ende abgewinkelt ist.

Ausstattung und technische Daten ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Aus DURAN® Stopfenbett SB 19 Außendurchmesser des Ansatzrohres: 8 mm Länge des geraden Teils des Ansatzrohres: ca. 185 mm Länge des abgewinkelten Teils des Ansatzrohres: ca. 50 mm Inhalt: 100 ml

Ausstattung und technische Daten ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Aus DURAN® Stopfenbett SB 29 Außendurchmesser des Ansatzrohres: 8 mm Länge des Ansatzrohres: ca. 235 mm Inhalt: 250 ml

Zubehör Zur Erhöhung der Kühlleistung kann das Ansatzrohr mit einem Kühlmantel (34480-01) versehen werden.

34876-00

45153-00

excellence in science 280

Rundkolben mit Stopfenbett und angewinkeltem geraden seitlichen Ansatzrohr nach DIN 12364.

2.6 Präparative Chemie 2.6.5 Destillieren

Mikro-Destillationsapparatur

Einfache Apparatur, die sich zum Destillieren kleiner Substanzmengen eignet. Die Apparatur ist auch aus vergleichbaren genormten Glasgeräten mit Normschliff NS 19/26 zusammenstellbar.

Zusätzlich zu den aufgelisteten Geräten werden noch eine Heizquelle (z. B. Mangetrührer mit Heizung), Stativmaterial, Verbrauchsmaterial und Kleinteile benötigt.

Kurzwegkühler mit Aufsatz, GL 18/8 35818-15 Rundkolben, 50 ml, 1-Hals, GL 25/12 35840-15 Laborthermometer, -10...+100°C 38056-00 Kristallisierschale BORO 3.3, 560 ml 46244-00 Magnetrührer MR Hei-Standard mit Heizung und Kontaktthermometeranschluss, 20 Liter, 230 V 35750-93

Destillation- Alkoholbestimmung von Wein

Führt man bei einem Wein eine direkte Alkoholbestimmung mit einem Alkoholmeter (Aräometer) durch, so ergibt dies i. d. R. einen Alkoholgehalt von ca. 0 Vol%. Dies liegt an der Zusammensetzung von Wein. Der Effekt des Alkohols auf die Dichte wird durch andere Bestandteile wie Zucker, Säuren, ätherische Öle etc. aufgehoben.

Daher muss der Alkohol vor einer Bestimmung über die Dichte destillativ getrennt werden, wie dies auch bei dem zur Zeit gültigen offiziellen Verfahren zur Alkoholbestimmung in Weinen geschieht. Dabei wird der Wein zunächst gegen Bromthymolblau bis zur Neutralität tittiert. Nach der Überführung in die Destillationsapparatur werden zwei Drittel dieser Weinprobe in den Vorlagekolben abdestilliert, anschließend wird das Destillat erneut auf das ursprüngliche Volumen aufgefüllt. Jetzt erfolgt die Dichtebestimmung mit Hilfe eines Pykometers oder Aräometers.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Komplettversuche (CET) 01855-01 Deutsch P1308900

Kurzwegkühler mit Aufsatz, GL 18/8

Destillationsapparatur mit GL-Verbindungen, 250 ml

Funktion und Verwendung Destillierbrücke mit zwei Anschlussrohren für GL-Verbindungen , Aufsatz mit Schraubverbindungskappe GL, angeschmolzenem Liebigkühler und Vakuumvorstoß mit Abtropfspritze.

Ausstattung und technische Daten ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Aus DURAN® Außendurchmesser der Anschlussrohre: 12 mm Aufsatz mit Schraubverbindungskappe GL 18/8 zur Halterung von Thermometern mit einem Außendurchmesser von 8 mm Mantellänge des Liebigkühlers: 60 mm Durchmesser der Oliven: 8 mm

35818-15

→ Eine detaillierte Beschreibung des Magnetrührers finden Sie im Kapitel 6 unter "Magnetrührer, Dispergierer, Zentrifugen".

Funktion und Verwendung Apparatur mittlerer Größe für Gleichstromdestillationen.

Ausstattung und technische Daten ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

1 2 4 1 3 1

x Liebigkühler mit Aufsatz, GL 18/8 x Rundkolben, 250 ml, GL 25/12 m Gummischlauch, Innen-d = 6 mm x Laborthermometer, -10...+250°C x Schlauchsicherung für d = 10-17 mm x Schlauchsicherung für d = 15-22 mm

35795-88

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 281

2.6 Präparative Chemie 2.6.5 Destillieren

Fraktionierte Destillation mit MikroDestillationsapparatur

Fraktionierte Destillation mit Destillationsapparatur mittlerer Größe

Einfache Apparatur zum nahezu verlustfreien Trennen geringer Substanzmengen. Die Apparatur ist auch aus genormten Glasgeräten mit NS 19/26 zusammenstellbar.

Zusätzlich zu den aufgelisteten Geräten werden Stativmaterial, Verbrauchsmaterial und Kleinteile benötigt.

Einfache Apparatur, die sich zum Destillieren mittlerer Substanzmengen eignet. Die Apparatur ist auch aus vergleichbaren genormten Glasgeräten mit Glasgewindeverschraubungen (GL) zusammenstellbar.

Zusätzlich zu den aufgelisteten Geräten werden noch eine Heizquelle (z. B. Gehäuseheizhaube), Stativmaterial, Verbrauchsmaterial und Kleinteile benötigt.

Kurzwegkühler mit Aufsatz, GL 18/8 35818-15 Destilliervorlage für 4 Kolben GL 25 35869-15 Rundkolben, 50 ml, 1-Hals, GL 25/12 35840-15 Magnetrührer MR Hei-Standard mit Heizung und Kontaktthermometeranschluss, 20 Liter, 230 V 35750-93 Kristallisierschale BORO 3.3, 560 ml 46244-00

Liebigkühler mit Aufsatz NS 19/GL 18 35870-01 Destilliervorlage für 4 Kolben NS 19 35869-00 Kolben, rund, 250 ml, 1-Hals, NS 19/26 35812-05 Rundkolben, 50 ml, NS 19/26 35840-01

Liebigkühler mit Aufsatz NS 19/GL 18

Destilliervorlage für 4 Kolben GL 25

Funktion und Verwendung Destillierbrücke mit zwei Normschliffkernen, Aufsatz mit Schraubverbindungskappe GL, angeschmolzenem Liebigkühler und abgewinkeltem Vakuumvorstoß mit Abtropfspritze.

Ausstattung und technische Daten Funktion und Verwendung Destillatverteiler (Spinne).

Ausstattung und technische Daten ▪ ▪ ▪ ▪

Aus Duran® 1x Glasgewindeverschraubung GL 25/12 4x Anschlussrohre mit Abtropfspitze Außendurchmesser der Anschlussrohre: 12 mm

▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Aus Duran® Normschliffkern senkrecht: NS 19/26 Aufsatz mit Schraubverbindungskappe GL 18/8 zur Halterung von Thermometern mit einem Außendurchmesser von 8 mm Mantellänge des Liebigkühlers: 230 mm Durchmesser der Oliven: 8 mm Normschliffkern des Vakuumvorstoßes: NS 19/26

35870-01

35869-15 → Eine detaillierte Beschreibung der Gehäuseheizhauben finden Sie im Kapitel 6.4.2 "Elektrische Heizgeräte".

excellence in science 282

2.6 Präparative Chemie 2.6.5 Destillieren

Destilliervorlage für 4 Kolben NS 19

▪ ▪ ▪ ▪

Schraubverbindung GL 18/8 zum Einführen eines Thermometers Ventilhahn mit Teflonspindel zur Entnahme geringer Kondensatproben für weitere Untersuchungen Abstand von Kern zu Hülse: 100 mm aus Duran®

35919-01

Siedediagramm einer binären Mischung Funktion und Verwendung Destillatverteiler (Spinne).

Ausstattung und technische Daten ▪ ▪ ▪

Aus Duran® 1x Normschliffhülse NS 19/26 4x Normschliffkerne NS 19/26 mit Abtropfspitze

35869-00

Prinzip

→ Weitere Glasgeräte für Destillationsapparaturen finden Sie in den Kapiteln: - 6.1.6 Genormte Glasgeräte, Normschliff - 6.1.7 Genormte Glasgeräte, Schraubverbindung

Ein Siedediagramm zeigt die Siedepunkte einer binären Mischung als Funktion des Gleichgewichts Dampf/Flüssigkeit der Mischung bei konstantem Druck. Die Siedepunkte verschiedener Mischungen aus Methanol und Chloroform werden gemessen und die Zusammensetzung der flüssigen Phasen anhand einer zuvor gemessenen Kalibrierkurve refraktometrisch bestimmt.

Aufgaben 1.

2.

Kolonnenaufsatz NS 19, mit Hahn

Bestimmen Sie den Brechungsindex der reinen Komponenten und von etwa 10 verschiedenen Mischungen bekannter Zusammensetzung.

Bestimmen Sie das Siedediagramm der binären Mischung aus Methanol und Chloroform.

Lernziele Grundlagen der Destillation, Gleichgewichtsdiagramm, chemisches Potential, Aktivitätskoeffizient, Raoultsches Gesetz, Gibbs-Duhemsche Gleichung , Henrysches Gesetz, Azeotrop Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Chemistry 16504-12 Englisch P3030401

Funktion und Verwendung Der Kolonnenaufsatz ermöglicht in Verbindung mit Destillierkolonnen die Bestimmung der Trennleistung bei unendlichem (keine Entnahme von Kondensatproben) und endlichem (Entnahme von Kondensatproben) Rücklaufverhältnis.

Vorteile ▪ ▪ ▪ ▪

Messung der Dampftemperatur Überführung des Dampfes in einen Rückflusskühler Rückführung des Kondensates in die Kolonne Entnahme geringer Kondensatproben zur weiteren Untersuchung

Ausstattung und technische Daten ▪

Schliffkern und Schliffhülse NS 19/26 für die Verbindung zu Kolonne und Kühler

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 283

2.6 Präparative Chemie 2.6.5 Destillieren

Fraktionierte Erdöldestillation

Mit Hilfe dieser leicht zusammenbaubaren Apparatur kann in durchschaubarer Weise der Ablauf einer fraktionierten Destillation in einer Erdölraffinerie demonstriert werden (Rektifikation). Das zentrale Gerät dieses Modellversuchs zur Erdöldestillation ist eine Glockenbodenkolonne mit zwei Glockenböden. Wie bei der Fraktionierkolonne (35915-00) sammeln sich auf den einzelnen Böden Fraktionen, die sich in ihren Siedebereichen unterscheiden. Der aus dem Kolben aufsteigende Dampf durchperlt auf jedem Boden sein eigenes Kondensat, wobei sich leichterflüchtige Bestandteile des zu destillierenden Gemisches in der Dampfphase und schwererflüchtige in den flüssigen Phasen der Böden anreichern. Durch den Überlauf fließt Kondensat in den darunter liegenden Boden bzw. in den Destillierkolben zurück. Mit Hilfe der angebrachten Hähne können leicht Proben von den Fraktionen der einzelnen Böden genommen werden. Durch seitlich angebrachte Schraubverschlüsse können Thermometer oder elektronische Temperatursonden in die Böden eingeführt werden, so dass die Temperatur der einzelnen Fraktionen gemessen werden kann. Die leichtflüchtigsten Bestandteile des Gemisches verlassen die Kolonne nach oben und werden über eine Destillierbrücke in einen Kühler geleitet, wo sie kondensieren und in einem Kolben aufgefangen werden. Durch einen Aufsatz nach Stutzer zwischen Destillierkolben und Kolonne wird verhindert, dass der sich bei der Destillation bildende ErdölSchaum in die Kolonne gelangen kann. Nach Beendigung der Destillation werden die einzelnen Fraktionen gaschromatographisch getrennt, um ihre Zusammensetzung zu bestimmen.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur

Glockenbodenkolonne -Modell- mit 2 Böden, GL 25/12

DURAN®, zur Demonstration einer fraktionierenden Gegenstromdestillation. Kolonnenrohr mit zwei Glockenböden mit innerer Rückführung des Bodenüberlaufs, dadurch bessere Trennwirkung; zwei seitliche Ansätze mit Schraubverbindung GL 18/8 zur Aufnahme von Thermometern und zwei seitliche Ableitungsrohre mit Ventilhähnen mit Teflonspindel; kontinuierliche oder portionsweise Kondensatabnahme an zwei Glockenböden über Teflon-Spindelhähne; unten mit einem Anschlussrohr (da = 12 mm) und oben mit einer Glasgewindeverschraubung GL 25/12 versehen.

35914-15

Modellversuch zur fraktionierten Erdöldestillation

Demo advanced Chemie Handbuch Organische Chemie (CT) 01853-01 Deutsch P1149901

Destillierbrücke, GL 18/8 Prinzip Baut man den Modellversuch zur Erdöldestillation mit dem System "Komplettversuche Chemie/Biotechnologie" auf, heben sich die Glasgeräte deutlich vom dunklen Hintergrund der großformatigen Trägerplatte ab. Durch den großen Kontrast zwischen diesem ruhigen Hintergrund und den Glasgeräten können die Betrachter den Versuchsaufbau gut erkennen und nachvollziehen.

Aus DURAN®; Destillierbrücke mit zwei senkrechten Anschlussrohren und einer Schraubverbindung GL 18/8 zur Halterung von Thermometern mit einem Außendurchmesser von 8 mm.

Außendurchmesser der Anschlussrohre: 12 mm; Abstand der Anschlussrohre: 175 mm 35902-15

excellence in science 284

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Komplettversuche (CET) 01855-01 Deutsch P1308600

2.6 Präparative Chemie 2.6.5 Destillieren

Fraktionierte Erdöldestillation

Bestimmung der Anzahl der theoretischen Böden in einer Destillationskolonne

Funktion und Verwendung Apparatur zur Demonstration einer fraktionierten Erdöldestillation.

Ausstattung und technische Daten ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

1 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 3 3 3 2 1 1 4 4 1

x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x

H-Fuß "PASS", mit 5 Spannstellen Stativstange Edelstahl 18/8, l = 750 mm, d = 12 mm Ansatzstück NS 19/26 auf GL 18/8 Ansatzstück NS 19/26 auf GL 25/12 Aufsatz nach Stutzer NS 19/26 Dimroth-Kühler, GL 25/12 Rundkolben, 100 ml, 2-Hals, GL 25/12, GL 18/8 Rundkolben, 250 ml, 2-Hals, NS 19/26 Destillierbrücke, GL 18/8 Glockenbodenkolonne -Modell- mit 2 Böden Trockenrohr, gerade, 200 mm, SB 19 Doppelmuffe -KreuzklemmeUniversalklemme, Stellschraube an beweglicher Seite Laborthermometer, -10...+150°C Laborthermometer mit Tauchschaft, -10...+250°C Laborthermometer, -10...+250°C Gummischlauch, Innen-d = 8 mm Schlauchschelle für d = 8-12 mm, 1 Stück Schliffklemme, Kunststoff, NS 19 Teflon-Manschetten NS 19, 10 Stück

Prinzip Das Trennvermögen einer Rektifizierkolonne kann mit einer geeigneten binären Mischung bestimmt werden, deren Gleichgewichtszusammensetzung im Destillierkolben und im Kopf der Destillationsapparatur gemmesen wird. Die Zahl der theoretischen Böden kann aus den Messwerten numerisch oder graphisch erhalten werden.

Aufgaben 1.

35914-88

Wasserdampfdestillation

2.

Es sind 10 Mischungen von Methylcyclohexan und n-Heptan mit Stoffmengenverhältnissen (Molenbrüchen) von 0 bis 1 und Schrittweiten von etwa 0,1 herzustellen. Zur Aufnahme einer Kalibrierkurve werden die Brechungsindizes der Mischungen bestimmt und gegen die Molenbrüche aufgetragen.

Eine Mischung von Methylcyclohexan und n-Heptan wird in einer Rektifizierkolonne bei totalem Rücklauf bis zur Gleichgewichtseinstellung destilliert. Die Zusammensetzung des Kondensats und die Anzahl der theoretischen Böden der Kolonne ist bei einem Durchsatz von 500 und 1000 ml/h zu bestimmen.

Lernziele Glockenbodenkolonne, theoretische Bodenzahl, relative Flüchtigkeit, Rektifikation, Dampfdruck, Verdampfung, Kondensation, Raoultsches Gesetz, Henry-Daltonsches Gesetz, Siedediagramm, Rücklaufverhältnis Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur → Eine detaillierte Beschreibung der Wasserdampfdestillation und des Glasmantelsystems finden Sie im Kapitel 2 unter "Wasserdampfdestillation".

TESS expert Handbook Laboratory Experiments Chemistry 16504-12 Englisch P3031501

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2.6 Präparative Chemie 2.6.5 Destillieren

Rektifikationsanlage

▪ ▪

10 Verschlusskappen, GL 18 100 Befestigungsbänder, universal

Zur Durchführung von Destillationen werden noch zusätzlich benötigt: ▪ ▪ ▪ ▪

Destillierkolben (z. B. 4-Hals-Rundkolben, 6000 ml) Heizung für Destillierkolben Thermometer oder elektronische Temperaturfühler Destillationsgut

Rack-System für Destillationsapparatur 35917-00 Destillationsanlage, unverspiegelt 35917-88

Set Rektifikationsanlage Funktion und Verwendung Vollständige Destillationsanlage mit einer Höhe von 235 cm zur Demonstration und Erarbeitung der Prinzipien der Gegenstromdestillation (Phasengleichgewicht von Mehrkomponentensystemen) oder zur präparativen Trennung von schwertrennbaren Gemischen.

Ausstattung und technische Daten Es wird komplett mit Stativmaterial und allen Kleinteilen geliefert: Zum Aufbau der Rektifikationsanlage benötigt man das Rack-System für Destillationsapparatur (35917-00) und die Destillationsanlage, unverspiegelt (35917-88): Rack-System für Destillationsapparatur (35917-00) Stabiles Gestell für den Aufbau der Destillationsanlage (35917-88), bestehend aus: ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Vormontiertes Gestell aus pulverbeschichteten 22-mm-Stahlrohren mit verchromten Muffen 2 Montageschlüssel 1 chemikalienbeständiger Einlegeboden für Temperaturmessgeräte, etc.

1 Brandschutzwanne mit Flammschutz zur Aufnahme eventuell auslaufender brennbarer Flüssigkeit Abmessungen (BxHxT): 70 cm x 200 cm x 35 cm

▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Destillationsanlage, unverspiegelt (35917-88) Rack-System für Destillationsapparatur (35917-00) 6-l-Vierhalskolben (35873-00) Gehäuseheizhaube für 6000-ml-Rundkolben (49546-93) Leistungssteller, 230 Volt (32288-93)

Zubehör Zur Messung der Temperaturen im Destillationsprozess wird noch benötigt: Messwerterfassungs-Set für Rektifikationsanlage (35918-50) 35918-88

Messwerterfassungs-Set für das Set Rektifikationsanlage

Destillationsanlage, unverspiegelt (35917-88) Anlage zur destillativen Trennung schwer trennbarer Gemische und zur Demonstration der Prinzipien der Rektifikation, bestehend aus: ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

2 Füllkörperkolonnen, unverspiegelt, h = 400 mm 2 Kolonnenzwischenstücke, unverspiegelt 1 Kolonnenkopf mit Intensivkühler, unverspiegelt 1 Tauchrohr mit PTFE-Ventil 1 Probennehmer mit 2 PTFE-Ventilen 1 Liebigkühler für Destillationsanlagen mit Vakuumvorstoß, GL 25/ 12 1 Vorlage für Destillationsanlagen mit 2 PTFE-Ventilen, 50 ml, GL 25/12 185 g Maschendrahtringe mit Steg, Stahl 2 Kolonnenhalter 10 Teflon-Manschetten, NS 29 2 Ansatzstücke, NS 29/32 auf GL 18/8 1 Ansatzstück, NS 29/32 auf GL 25/12 2 Klemmsäulen 6 Schlauchsicherungen für d = 5-12 mm 2 Schlauchsicherungen für d = 10-17 mm 1 Pipettierball 12 m PVC-Schlauch, di = 7 mm 1 Schutzhülse für Temperatursonde, Glas, Gesamtlänge 450 mm 10 Spritzen, 10 ml, LUER 20 Kanülen, 0,60 x 60 mm, LUER 4 Schliffklemmen, Kunststoff, NS 29

excellence in science 286

Funktion und Verwendung Mit dem Set können die Temperaturverläufe bei einer Destillation mit dem Set Rektifikationsanlage (35918-88) komfortabel computerunterstützt erfasst und ausgewertet werden.

Ausstattung und technische Daten ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

1 x Temperaturmessgerät 4-2 (13617-93) 1 x Software Temperaturmessgerät 4-2 (14405-61) 1 x Datenkabel, Stecker/Buchse, 9-polig (14602-00) 1 x Temperatur-Tauchsonde Pt100, Edelstahl, -20...+300°C (11759-01) 3 x Temperatur-Tauchsonde Pt100, Teflon, -20...+300°C (11759-04)

35918-50

2.6 Präparative Chemie 2.6.5 Destillieren

Füllkörperkolonne, unverspiegelt, h = 400 mm

Ausstattung und technische Daten Das Zwischenstück wird mit evakuiertem unverspiegeltem Isoliermantel geliefert. Es verfügt über einen ummantelten Kopfschliff (Hülse) NS 29 und einen nicht-ummantelten Basisschliff (Kern) NS 29. Ein Glasrohr und 20 Gummikappen sind im Lieferumfang enthalten. Außendurchmesser: 75 mm (Isoliermantel). Innendurchmesser: 30 mm.

Bauhöhe (außen): ca. 19 cm. Breite (außen): ca. 14 cm. Material: Duran®

Funktion und Verwendung Zum Aufbau von Destillationsanlagen mit hoher Trennleistung. Durch die Auswahl geeigneter Füllkörper als Einbauten zur Steigerung des Stoffaustausches lässt sich diese Kolonne in einfacher Weise dem jeweiligen Trennproblem anpassen.

35917-02

Kolonnenkopf mit Intensivkühler, unverspiegelt

Vorteile Universell einsetzbar. Die Kolonne weist im unteren Teil ein Auflager für die Füllkörperpackung auf. Durch den Verzicht auf eine Verspiegelung ist die Kolonne besonders gut für Ausbildungszwecke geeignet.

Die volle Einsicht in die Kolonne während des Betriebes erlaubt eine besonders demonstrative Darstellung der ablaufenden Prozesse bei destillativen Trennungen Ausstattung und technische Daten Die Kolonne wird mit evakuiertem unverspiegeltem Isoliermantel und außenliegenden Dehnungsbalgen geliefert. Die Kolonne verfügt über einen ummantelten Kopfschliff (Hülse) NS 29 und einen nichtummantelten Basisschliff (Kern) NS 29. Füllkörper gehören nicht zum Lieferumfang. Außendurchmesser: 75 mm. Innendurchmesser: 30 mm.

Bauhöhe (außen): ca. 56 cm. Füllhöhe (innen): ca. 40 cm. Material: Duran® 35917-01

Kolonnenzwischenstück, unverspiegelt Funktion und Verwendung Dieser Kolonnenkopf mit integriertem Intensivkühler dient der Einstellung des Rücklaufverhältnisses von Destillationskolonnen, d.h. der Aufteilung des anfallenden Kondensats in Rücklauf und Ablauf, von Hand.

Vorteile

Funktion und Verwendung Zum Einbau zwischen zwei Destillationskolonnen oder zwischen einem Kolben und einer Kolonne. Das Zwischenstück verfügt über einen Anschluss mit GL 18 Gewinde zum Einführen von Thermometern oder Temperaturfühlern mit einem Außendurchmesser von 8 mm. Über den anderen Anschluss kann ein Glasrohr(Ø 8 mm) mit Gummikappe befestigt werden.

Vorteile Unter Verwendung einer Injektionsspritze mit Kanüle lassen sich bequem geringste Substanzmengen entnehmen, die z. B. gaschromatographisch leicht aufgeschlüsselt werden können. Durch den Verzicht auf eine Verspiegelung ist dies Gerät besonders gut für Ausbildungszwecke geeignet. Die volle Einsicht in das Zwischenstück während des Betriebes erlaubt eine besonders demonstrative Darstellung der ablaufenden Prozesse bei destillativen Trennungen

Er ist für einen Betrieb unter Normaldruck geeignet. Bei völliger Öffnung des im Ablaufstutzen angeordneten Ventils ist der Teiler auf totalen Destillationsablauf eingestellt. Durch Drosselung des Ventils lässt sich das Rücklaufverhältnis bis hin zum totalen Rücklaufstufen los verändern. Zum Einführen von Thermometern oder Temperaturfühlern mit einem Außendurchmesser von 8 mm verfügt der Kopf über einen Anschluss mit GL 18 Gewinde. Durch den Verzicht auf eine Verspiegelung ist dies Gerät besonders gut für Ausbildungszwecke geeignet.

Die volle Einsicht in den Kolonnenkopf während des Betriebes erlaubt eine besonders demonstrative Darstellung der ablaufenden Prozesse bei destillativen Trennungen. Der Intensivkühler ist fest mit dem Kolonnenkopf verbunden und verfügt am oberen Ende über einen nicht ummantelten Kopfschliff (Hülse) NS 29. Der Anschluss der Kühlwasserschläuche erfolgt über 2 anschraubbare Kunststoffoliven (Ø 8 mm).

Ausstattung und technische Daten Der Kolonnenkopf wird mit evakuiertem unverspiegeltem Isoliermantel geliefert. Er verfügt über einen nicht ummantelten Basisschliff (Kern) NS 29. Der Ablauf für das Destillat am Ventil besitzt einen Durchmesser von 12 mm. Außendurchmesser: 75 mm (Isoliermantel).

Innendurchmesser: 40 mm (Kolonnenkopf). Bauhöhe (außen): ca. 55 cm. Breite (außen): ca. 25 cm. Mantellänge (Kühler): ca. 20 cm. Material: Duran®.

35917-03

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 287

2.6 Präparative Chemie 2.6.5 Destillieren

Liebigkühler für Destillationsanlage mit Vakuumvorstoß, GL 25/12

Tauchrohr mit Teflon-Ventil

Funktion und Verwendung Mit einem angeschmolzenen Vakuum-Vorstoß und einem mit GL 25 Gewinde am oberen Ende.

Vorteile Über den GL 25 Anschluss kann er mit Geräten, die einen Auslass mit einem Außendurchmesser von 12 mm besitzen, dicht verbunden werden. Der Vakuum-Vorstoß endet in einem Glasrohr mit einem Außendurchmesser von12 mm. Der Anschluss der Kühlwasserschläuche erfolgt über 2 anschraubbare Kunststoffoliven (Ø 8 mm). Auch der Vakuum-Vorstoß ist mit einer solchen anschraubbaren Kunststoffolive versehen Ausstattung und technische Daten Außendurchmesser: 28 mm (Kühlmantel). Baulänge (außen): ca. 32 cm. Mantellänge (Kühler): ca. 18 cm. Material: Duran®

Funktion und Verwendung Zur Rückführung von abgenommenen Destillat aus dem Kolonnenkopf in den Destillationskolben. Mit Teflonventil zum Absperren und Glasolive (Ø 8 mm).

Ausstattung und technische Daten Außendurchmesser: 8 mm (Glasrohr), Gesamtlänge: ca. 40 cm, Eintauchlänge: ca. 30 cm, aus Duran® 35917-04

Probennehmer mit 2 Teflon-Ventilen

35917-06

Vorlage für Destillationsanlage mit 2 PTFE-Ventilen, 50 ml, GL 25/12

Funktion und Verwendung Funktion und Verwendung Graduiertes Gefäß mit einem mit GL 25 Gewinde am oberen und 2 PTFE Spindelhähnen mit Oliven (Ø 8 mm) am unteren Ende.

Vorteile

Vorteile

Mit 2 Teflonventilen, Tauchrohr und Probensammelgefäß:

Zur Durchsatzmessung bei kontinuierlich betriebenen Destillationskolonnen. Das aufgefangene Kondensat kann über einen der beiden Hähne in den Destillationskolben zurückgeleitet werden oder über den anderen Hahn entnommen werden

1 Ventil zum Absperren des Tauchrohrs zum Kolben hin, 1 Ventil zum Ablassen einer entnommenen Probe, Probengefäß am oberen Ende mit offenem Glasrohr versehen zum Aufsetzen eines Pipettierballes.

Ausstattung und technische Daten

Bauhöhe (außen): ca. 48 cm, Breite (außen): ca. 12 cm, Außendurchmesser: 8 mm (Tauchrohr), Eintauchlänge: ca. 30 cm, Material: Duran®

Bauhöhe (außen): ca. 13 cm, Breite (außen): ca. 13 cm, Außendurchmesser: 28 mm (Gefäß), Volumen: 50 ml, Material: Duran®

Ausstattung und technische Daten

35917-05

35917-07

excellence in science 288

Zur Entnahme von Proben aus Destillationskolben während der laufenden Destillation.

2.6 Präparative Chemie 2.6.5 Destillieren

Pipettierball

Kolonnenhalter

Funktion und Verwendung Funktion und Verwendung

Kolonnenhalter

Pipettierball zur Verwendung mit dem Probennehmer mit 2 Teflonventilen (35917-05) und für Mess- und Vollpipetten. Zwei durch Fingerdruck zu öffnende Ventile.

Vorteile

Vorteile ▪

▪

Die Luft wird über ein Automatik-Ventil am Kopf des Balls ausgeblasen, ohne dass dafür ein Ventil gedrückt werden muss. Das Ansaugen und Ablassen der Flüssigkeiten geschieht dann über zwei getrennte Ventile: Ventil 1: Flüssigkeit ansaugen, Ventil 2: Flüssigkeit abgeben Das Automatik-Ventil am oberen Ende des Pipettierballs kann für eine bequeme Reinigung des Innenraums einfach herausgedrückt und nach Reinigung und Trocknung wieder eingesetzt werden

Ausstattung und technische Daten ▪

Durch die spezielle Konstruktion dieses Halters für Destillierkolonnen wird sicher gestellt, dass die Kolonnen mechanischen Belastungen nicht unnötig ausgesetzt werden. Die Aufhängung des Halters über Federn an den Ausleger erlaubt eine Längenausdehnung der Kolonnen durch Temperaturerhöhung, führt aber die Kolonnen dennoch sicher.

Geeignet für Kolonnen mit einem Außendurchmesser von 70 bis 75 mm Ausstattung und technische Daten Länge der Haltestange: 140 mm, Durchmesser der Haltstange: 8 mm, Durchmesser des Halterings: 175 mm 35917-30

für Pipetten bis 100 ml

36592-00

Maschendrahtringe mit Steg, Stahl, 185 g

Doppelmuffe für Racksystem

Funktion und Verwendung Maschendrahtringe mit Steg zur Verwendung als Füllkörper in der unverspiegelten Füllkörperkolonne (35917-01).

Ausstattung und technische Daten V4A Stahlgewebe mit 1500 Maschen/cm², Größe: 6 x 6 cm 35917-20

Zum sicheren Anbringen von Stativmaterial mit rundem oder quadratischen Querschnitt an das Racksystem für Destillationsapparatur; Klemmung mit Prismen mit Schnellspann-Knebelschrauben.

▪ ▪ ▪ ▪

Aluminium-Druckguss Klemmschraube aus Kunststoff mit Stahleinlage Spannweite für Rundstäbe: 4...12 mm Spannweite für eckige Profile: 4 x 4...12 x 12 mm

02040-00

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2.6 Präparative Chemie 2.6.6 Sublimieren

Sublimation Als Sublimation bezeichnet man den direkten Übergang eines festen Körpers in den Gaszustand, ohne dass ein vorheriges Schmelzen eintritt. Bekannte Beispiele für Stoffe, die dieses Verhalten zeigen, sind Quecksilber(II)-chlorid (Sublimat), Naphthalin (Mottenpulver), Campher u.v.a.m. Im Labor nutzt man diese Methode zur Reinigung von Substanzen oder auch zur Gewinnung von Kristallen. Es ist immer wieder ein einducksvolles Experiment, wenn sich während einer Sublimation am Kühlfinger besonders schön geformte Kristalle abscheiden, obwohl man zuvor nur ein unscheinbares Pulver in die Apparatur eingefüllt hat.

Sublimation und Löslichkeit von Jod

Sublimationsapparaturen

Sublimationsapparaturen lassen sich leicht den jeweiligen Erfordernissen entsprechend zusammenstellen, wie die folgenden Beispiele zeigen: Sublimationsapparatur für kleine Mengen, GL (35900-86) bestehend aus: ▪ ▪

1 x Kühlfinger für GL Verschraubungen (35900-02) 1 x Reagenzglas mit Hahn, GL 25/12 (35901-15)

Sublimationsapparatur für größere Mengen, GL (35900-87) bestehend aus: ▪ ▪ ▪

1 x Kühlfinger für GL Verschraubungen (35900-02) 1 x Kolben, 250 ml, 2-Hals, GL (35843-15) 1 x Einweghahn, gerade (36705-00)

Sublimationsapparatur für größere Mengen, NS (35900-88) bestehend aus: Iod, dessen Schmelzpunkt bei 113,5°C liegt, verdampft schon deutlich unterhalb dieser Temperatur. Es geht dabei direkt vom festen in den gasförmigen Zustand über, d. h. es sublimiert. Bei Abkühlung von Ioddampf bilden sich unmittelbar, also auch hier ohne eine flüssige Übergangsphase, wieder feste Kristalle. Diesen Vorgang bezeichnet man als Resublimation. Mit dem hier vorgestellten einfachen Versuchsaufbau kann man diesen Prozess der Sublimation/Resublimation auf anschauliche Weise demonstrieren.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Anorganische Stoffchemie (CT) 01851-01 Deutsch P1138900

Kühlfinger für GL-Verschraubungen

Funktion und Verwendung Kühlfinger mit einem Außendurchmesser von 12 mm.

Ausstattung und technische Daten Mantellänge: ca 190 mm, Durchmesser der Oliven: 8 mm, Material: DURAN® 35900-02

excellence in science 290

▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

1 1 1 1 1 2

x x x x x x

Kühlfinger, NS 19/26 (35900-01) Kolben, 250 ml, 2-Hals, NS19/26 (35843-05) Ansatzstück NS 19/26 – GL 18/8 (35678-01) Einweghahn, gerade (36705-00) Teflon-Manschette, NS 19, 10 Stück (43616-00) Schliffklemme, NS 19 (43614-00)

Sublimationsapparatur für kleinere Mengen, GL 35900-86 Sublimationsapparatur für größere Mengen, GL 35900-87 Sublimationsapparatur für größere Mengen, NS 35900-88 Kühlfinger für GL-Verschraubungen 35900-02 Kühlfinger NS 19/26 35900-01 Reagenzglas, d = 22 mm, mit Hahn, GL 25/12 35901-15 Rundkolben, 250 ml, 2-Hals, GL 25/12, GL 18/8 35843-15 Rundkolben, 250 ml, 2-Hals, NS 19/26 35843-05 Einweghahn, gerade 36705-00 Ansatzstück NS 19/26 auf GL 18/8 35678-01 Schliffklemme, Kunststoff, NS 19 43614-00 Teflon-Manschetten NS 19, 10 Stück 43616-00

2 Chemie 2.7 Photometrie und Spektroskopie

Photometrie und Spektroskopie 2.7.1 2.7.2 2.7.3

Diodenarray-Spektrometer und Spektralset Photometer Spektroskope

292 294 297

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG 路 www.phywe.com 291

2.7 Photometrie und Spektroskopie 2.7.1 Diodenarray-Spektrometer und Spektralset

Glasfaser-Spektrometer

Funktion und Verwendung Kompaktes und robustes Lichtwellenleiter-Spektrometer zur Registrierung von Emissionsspektren. Das zu untersuchende Licht wird über eine Lichtwellenleiter-Faser auf ein im Spektrometer fest angebrachtes Gitter geleitet, wo es spektral zerlegt wird. Die Aufzeichnung des Spektrums erfolgt mit Hilfe eines CCD-Array, sodass das vollständige Spektrum auf einen Schlag erfasst wird, was es ermöglicht, auch schnelle Änderungen in einem Spektrum sicher zu erfassen. Zur Darstellung und Speicherung der Spektren dient eine mitglieferte Software mit vielfältigen Funktionen. Das Spektrometer wir über eine USBSchnittstelle mit dem PC verbunden. Über diese Schnittstelle erfolgt auch die Energieversorgung des Spektrometers, sodass keine weitere externe Spannungsquelle nötig ist.

Vorteile ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

robustes Aluminimumgehäuse schnelle Messung des vollständigen spektralen Bereichs flexible Zuleitung des zu untersuchenden Lichts über Lichtwellenleiter-Faser keine zusätzliche Spannungsversorgung nötig Messung von Emissionsspektren Messung von Absorptionsspektren mit Zubehör möglich intuitive measure-Software zur Steuerung des Geräts und zur Spektrenaufnahme

Ausstattung und technische Daten ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Lieferung erfolgt inklusive Software, USB-Kabel und Lichtwellenleiter Wellenlängenbereich: 350...850 nm Detektor: Silizium CCD-Array Auflösung: 2 nm Rechneranschluss: USB Lichtwellenleiter-Faser-Anschluss: SMA 905 Abmessungen (mm): 170 x 126 x 55

Küvettenhalter mit Lichtquelle für GlasfaserSpektrometer

Funktion und Verwendung Zur Ergännzung des Spektrometers Measurespec. In den Küvettenhalter passen handesübliche Küvetten mit einem Außenmaß von 1 x 1 cm. Die eingebaute Lichtquelle ermöglicht die Aufnahme von Absorptionsspektren in Lösungen. Die hohe Messgeschwindigkeit des Spektrometers erlaubt sogar die Messung der Geschwindigkeiten bei Reaktionen mit Farbänderungen (Kinetik von Reaktionen). Das Licht, das die Küvetten passiert hat, wird von der Lichtwellenleiter-Faser in das Spektrometer eingekoppelt. Die Faser für Fluoreszensmessungen kann auch 90° versetzt zum Strahlengang des eingestrahlten Lichtes befestigt werden.

Vorteile ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

robustes Aluminimumgehäuse langlebige Wolframlampe flexible Leitung des zu untersuchenden Lichts über Lichtwellenleiter-Faser universelle Spannungsversorgung über Steckernetzteil Messung von Absorptionsspektren, Fluoreszensspektren, Kinetiken

Ausstattung und technische Daten ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Lieferung erfolgt inklusive Steckernetzteil und Lichtwellenleiter Lampentyp: Wolfram (Lebensdauer ca. 2.000 Stunden) Lichwellenleiter-Faser: 50 µm x 2 m 2 Lichtwellenleiter-Faser-Anschlüsse: SMA 905 Küvettengröße: 1 cm x 1 cm Stromversorgung: 100...240 V / 50...60 Hz Abmessungen (mm): 95 x 51 x 46

Zubehör

Zubehör

Durch die Verwendung eines Küvettenhalters mit Lichtquelle kann das Einsatzgebiet des Spektrometers auf die Messung von Absorptionsspektren in Lösungen erweitert werden:

Passende Küvetten:

▪

Küvettenhalter mit Lichtquelle für Spektrometer Measurespec (35610-99)

▪ ▪

Küvette für Spektralphotometer, optische Glas, 12 x 12 x 45 mm, 2 Stück (35664-02) Makro-Küvette, Polystyrol, 12 x 12 x 44 mm, 4 ml, 100 Stück (35663-10)

35610-99

→ Passende Küvetten finden Sie im Kapitel "Photometer".

35610-00

excellence in science 292

2.7 Photometrie und Spektroskopie 2.7.1 Diodenarray-Spektrometer und Spektralset

Glasfaser-Spektrometer mit Küvettenhalter und Lichtquelle

Ausstattung und technische Daten Transmissions-Beugungsgitter (600 Linien/mm), Abdecktuch für den Projektor, Blende (Spalt), Halter und Befestigungsmaterial für das Gitter am Projektor, 3 Farbfilter: rot, grün, blau, zweigeteilte Petrischale aus PS, Aufbewahrungsschachtel für alle Teile, Anleitung.

Notwendiges Zubehör Overheadprojektor (47185-93) 35633-00

Spektrale Zusammensetzung des Lichts und Absorption

Funktion und Verwendung Das Set aus dem Spektrometer Measurespec (35610-00) und dem Küvettenhalter mit Lichtquelle für Measurespec (35610-99) ermöglicht sowohl die Aufzeichnung von Emissions- als auch Absorptionsspektren.

Vorteile ▪

mit dem Set können sowohl Emissions- als auch Absorptionsspektren gemessen werden

Ausstattung und technische Daten ▪ ▪

Lieferung erfolgt inklusive Software, USB-Kabel und Lichtwellenleiter Set besteht aus Glasfaser-Spektrometer (35610-00) und Küvettenhalter für Glasfaserspektrometer (35610-99)

Zubehör Passende Küvetten: ▪ ▪

Küvette für Spektralphotometer, optische Glas, 12 x 12 x 45 mm, 2 Stück (35664-02) Makro-Küvette, Polystyrol, , 12 x 12 x 44 mm, 4 ml, 100 Stück (35663-10)

35610-88

Spektralset für Overheadprojektor

Mit dem Spektralset lassen sich die grundlegenden Vorgänge der Absorption und Transmission des Lichtes auf verblüffend einfache Weise demonstrieren. Es ist ein unkompliziertes Unterrichtsmittel, das den Schülern sehr anschaulich einen Einstieg in die Prinzipien der Photometrie erlaubt.

Mit geringem Zeitaufwand für den Aufbau lässt sich mit dem Gitter des Spektralsets in Verbindung mit einem Overhaed-Projektor ein brillantes kontinuierliches Spektrum erzeugen.

In den Spektralgang kann man Festkörper wie z. B. optische oder photographische Filter, gefärbtes Glas oder Cellophan einbringen und so deren Absorptionsspektren erzeugen. Auch farbige Flüssigkeiten wie z. B. gelöste Lebensmittelfarben, Fruchtsäfte, Kristallviolett-Lösungen, etc. können in einer Petrischale oder Küvette in den Strahlengang gebracht werden.

Dabei werden die Proben so positioniert, dass nur die Hälfte des erzeugten Spektrums von der Probe verändert wird. Durch den direkten Vergleich des Referenzspektrums mit dem Probenspektrum kann man eindeutig und sehr überzeugend die Absorptionsbanden eines Stoffes bzw. noch geringe Farbveränderungen im Spektrum demonstrieren.

Funktion und Verwendung Mit dem Spektralset lassen sich die grundlegenden Vorgänge der Absorbtion und Transmission des Lichtes auf verblüffend einfache Weise demonstrieren.

Vorteile Komplettes Set mit allen Materialien, um mit Hilfe eines OverheadProjektors ein kontinuierliches Spektrum zu erzeugen. Absorptionsspektren von transparenten Feststoffen oder von farbigen Flüssigkeiten sind demonstrativ zu veranschaulichen.

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 293

2.7 Photometrie und Spektroskopie 2.7.2 Photometer

Filterphotometer PF12

Funktion und Verwendung Kompaktes Handgerät zur Auswertung kolorimetrischer Gewässertests.

Vorteile ▪ ▪ ▪

hohe Messgenauigkeit einfache Bedienung besonders für den Feldeinsatz geeignet

Ausstattung und technische Daten ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Lieferung im Koffer-Set inkl. Arbeitsheft, NiCd-Akkus und Ladegerät, 2 Rundküvetten, Trichter Typ: Einstrahl-Filterphotometer mit Mikroprozessorsteuerung Lichtquelle: Wolfram-Punktlichtlampe Optisches System: Manuelles Filterrad mit 6 Farbglasfiltern; Wellenlängen: 380/405/470/520/605/720 nm Wellenlängengenauigkeit: ± 10 nm Wellenlängenauswahl: Manuell Spektrale Bandbreite: 30 - 60 nm Photometrischer Bereich: ± 2 E Messmodi: Über 100 vorprogrammierte Tests, Extinktion Küvettenaufnahme: Rundküvetten 14 mm ID Anzeige: LCD-Display 2 x 16 Zeichen, 5 mm hoch Bedienung: Display-Menüführung, folienabgedeckte Drucktasten Fremdlicht: Unempfindlich, offenerKüvettenschacht Schnittstellen: bidirektionale serielle RS 232-Schnittstelle Betriebsbereich: 10-50 °C , max. 90% relative Feuchte (ohne Kondensatbildung) Stromversorgung: 4 Akkus 1,2 V mit Ladegerät, ausreichend für mind. 1000 Messungen oder über zusätzliches Netzgerät 9 V / 1,5 A Maße L x B x H: 195 x 100 x 40 mm Gewicht: 470 g inkl. Akkus

35608-00

Spektralphotometer SPEC 5000, 335 - 1000 nm

Funktion und Verwendung Dieses Spektralphotometer ist ein einfach zu bedienendes Gerät mit gut lesbarer LED-Digitalanzeige zur Messung von Absorptions- bzw.

Transmissionswerten flüssiger Proben im sichtbaren Bereich (335...1000 nm).

Vorteile Die Anzeige erlaubt die Darstellung der Wellenlänge, der Absorptionsund Transmissionwerte bzw. der Konzentration und des Konzentrationsfaktors. Die Einstellung der Wellenlängen erfolgt mit einem Stellrad. Die Küvetten werden in einen speziellen Halter eingesetzt und mit diesem in den Küvettenschacht geschoben. Das Gerät verfügt über eine USB-Schnittstelle zum Anschluss an einen Computer. Mit der im Lieferumfnag enthaltenen Software können Messwerte an einen PC übertragen werden und lassen sich dort darstellen und abspeichern.

Ausstattung und technische Daten 2 LED-Displays mit je 4 Zeichen; Zeichenhöhe: 15 mm, 4 Folientastaten zur Einstellung der Messgröße und zum Nullpunktabgleich, 1 Stellrad zur Einstellung der Wellenlängen, 1 Küvettenhalter für eine Standardküvette (Innenmaß: 10 x 10 mm), 1 USB Schnittstelle zur Übertragung der Resultate auf einen PC, mehrere Messmöglichkeiten: Absorption/Transmission/Faktor-Konzentration, Lichtquelle: HalogenGlühlampe, Wolfram, Wellenlängenbereich: 335...1000 nm, Wellenlängengenauigkeit: ± 2 nm, Wellenlängenreproduzierbarkeit: ± 1 nm, spektrale Bandbreite: 10 nm, photometrischer Bereich: -0,300..2,500 Abs., Küvettenhalter: für Rechteckküvetten mit Außenmaß: 12 x 12 mm, Maße (mm): 385 x 310 x 190, Netzanschluss: 230 V~, 50 Hz, Lieferumfang: 2 Küvettenhalter, 2 Rechteckküvetten aus Glas (Außenmaß: 12 x 12 mm), 1 Pr-Nd-Glas , 1 Datenkabel zum Anschluss des Gerätes an einen PC, 1 CD mit Software, 1 Staubschutzhaube, Ersatzsicherungen.

Zubehör Küvetten für Spektralphotometer, optisches Glas, 2 Stück (35664-02), Makroküvette, Polystyrol, 100 Stück (35663-10)

Wasseranalytikkoffer mit Filterphotometer

Enthält übersichtlich angeordnet Reagenzien zur kolorimetrischen Wasseranalytik. Die Auswertung erfolgt über Extinktionsmessung mit einem Filterphotometer. Das Handbuch mit vielen Versuchsbeschreibungen liefert nützliche Zusatzinformationen. → Eine detaillierte Beschreibung des Koffers finden Sie im Kapitel 3 unter "Wasseranalytik".

30839-00

excellence in science 294

Darstellung eines Spektrums mit der zum Lieferumfang gehörenden Software.

35667-93

2.7 Photometrie und Spektroskopie 2.7.2 Photometer

Küvetten für Spektralphotometer, Glas und Quarz

Spektralphotometer S800, 330...800 nm

Funktion und Verwendung 10-mm-Rechteckküvetten für Spektralphotometer; die Küvetten aus Quarz eignen sich für Messungen im ultravioletten und sichtbaren Bereich des Spektrums; die aus optischem Glas und Polystyrol sind nur für den sichtbaren Bereich geeignet.

Ausstattung und technische Daten ▪ ▪ ▪ ▪

Lieferung in Kunststoffbox mit Schaumstoffeinlage optische Weglänge bei allen Küvetten 10 mm Außenmaße (mm): 12 x 12 x 45 Inhalt : ca. 4 ml

Küvette für Spektralphotometer, optisches Glas, 2 Stück 35664-02 Küvette für Spektralphotometer, Quarzglas, 2 Stück 35665-02

Makro-Küvette, PS, 4 ml, 100 Stück

Funktion und Verwendung Dieses kompakte moderne Spektralphotometer für den sichtbaren Bereich wurde speziell für Ausbildungszwecke entwickelt.

Vorteile Es wird von einem Mikroprozessor gesteuert. Großes, gut ablesbares zweizeiliges alphanumerisches Display, misst die Absorption, Transmission und Konzentration von Lösungen.

Serielle RS 232-Schnittstelle, die es erlaubt, das Photometer an einen PC anzuschließen. Übertragung von Daten von Spektren sowie die Messung zeitlicher Veränderungen der Absorption (Absorptions/Zeit-Kurven) können über diese Schnittstelle ausgegeben werden. ImLieferumfang enthalten ist sowohl das Anschlusskabel für die Verbindung mit dem PC als auch die Software "Grafico" mit der sich die Messwerte am PC erfassen, darstellen und speichern lassen. Export der Daten in andere Programme, wie etwaTabellenkalkulationen, ist ebenfalls möglich.

In den Küvettenhalter des Gerätes passen die üblichen 10-mm Standardküvetten aus Glas und Kunststoff. Dem Photometer liegen einige Kunststoffküvetten bei, bei Bedarf kann der Küvettenhalter zur Reinigung aus dem Gerät entfernt werden.

Ausstattung und technische Daten ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Funktion und Verwendung 10-mm-Rechteckküvetten für Spektralphotometer aus Polystyrol für Messungen im VIS-Bereich.

Ausstattung und technische Daten Lieferung in Styroporbox, optische Weglänge bei allen Küvetten 10 mm, Außenmaße (mm): 12 x 12 x 44, Inhalt : ca. 4 ml 35663-10

Küvettenständer, PE, 12plätzig

▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

zweizeiliges großes LCD-Display eine spritzwassergeschützte Folientastatur Küvettenhalter für eine Standardküvette (innen 10 x 10 mm) eine serielle Schnittstelle (RS232) zur Übertragung auf einen PC umfangreiche Messmöglichkeiten: Absorption/Transmission; Konzentration; einfache kinetische Untersuchungen optisches System: Einstrahlgerät mit Monochromator Lichtquelle: Halogen-Glühlampe, Wolfram Wellenlängenbereich: 330...800 nm Wellenlängengenauigkeit: ± 2 nm spektrale Bandbreite: 7 nm photometrischer Bereich: -0,300...2,500 Abs photometrischer Reproduzierbarkeit: ±0,002 Abs bei 0...0,5 Abs und 546 nm photometrischer Genauigkeit: ±0,01 Abs bei 1 Abs Küvettenhalter: für Rechteckküvetten mit Außenmaß: 12 mm x 12 mm Ausgang: RS232 digital Maße; B x T x H (mm): 215 x 270 x 120; Masse: ca. 2 kg Netzanschluss: 230 V~, 50/60 Hz im Lieferumfang enthalten: Kunststoffküvetten, Verbindungskabel zum PC, Software und Betriebsanleitung.

Zubehör ▪ ▪

Küvetten für Spektralphotometer, optisches Glas, 2 Stück (35664-02) Makroküvette, Polystyrol, 100 Stück (35663-10)

Funktion und Verwendung Küvettenständer aus Polyethylen (PE) für bis zu 12 Stück 10-mmRechteckküvetten.

35661-00

Spektralphotometer S800, 330...800 nm 35600-99 Ersatzlampe für Spektrometer S800 und S1200 35600-01

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2.7 Photometrie und Spektroskopie 2.7.2 Photometer

Diodenarrayspektrometer S1200, 330...800 nm

Funktion und Verwendung Dieses kompakte, moderne, transportable und leicht zu bedienende Spektrometer eignet sich aufgrund seiner modernen DiodenarrayTechnologie ideal zum Einsatz im Unterricht und in der Ausbildung.

Vorteile Neben den Basismessungen von Absorption, Transmission und Konzentration können mit dem Gerät Spektren über den Wellenlängenbereich von 330 bis 800 nm, kinetische Messungen und Kalibrierkurven für quantitative Analysen aufgenommen und auf dem graphikfähigen Display dargestellt werden. Das Gerät ist über eine serielle Schnittstelle an einen PC anzuschließen. Im Lieferumfang enthalten ist sowohl das Anschlusskabel für die Verbindung mit dem PC als auch die Software "Grafico" mit der sich die Messwerte am PC erfassen, darstellen und speichern lassen. Der Probenraum ist offen zugänglich, so dass die Küvetten schnell und einfach gewechselt werden können. In den Küvettenhalter des Gerätes passen die üblichen 10-mm-Standardküvetten aus Glas und Kunststoff. Dem Photometer liegen einige Kunststoffküvetten bei. Bei Bedarf kann der Küvettenhalter zur Reinigung aus dem Gerät entfernt werden.

UV-VIS-Spektralphotometer mit Monitor 190 - 1100 nm

Funktion und Verwendung Das UV-VIS-Spektralphotometer zeichnet sich durch sein platzsparendes und kompaktes Design sowie durch seine vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten aus. Die Bedienung erfolgt über eine klar gegliederte Folientastatur im Bildschirmdialog mit englischer Menüführung.

Aktuelle Wellenlängen und Messwerte können in Großdarstellung angezeigt werden. Alternativ können alle Messwerte auch graphisch oder tabellarisch auf dem hintergrundbeleuchteten LCD-Bildschirm dargestellt werden. Eine lichtstarke, leistungsfähige Optik ermöglicht Absorptions- und Transmissionsmessungen im gesamten Wellenlängenbereich von 190 bis 1100 nm mit automatischer Umschaltung zwischen den beiden Lichtquellen. Ein Hochgeschwindigkeitsscanner minimiert die Fehleranfälligkeit während eines Wellenlängenwechsels und erlaubt somit eine sehr präzise Messung.

Vorteile ▪ ▪ ▪

Ausstattung und technische Daten ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

großes LCD-Display zur digitalen und graphischen Darstellung der Messwerte und Messkurven eine spritzwassergeschützte Folientastatur eine menügestützte einfache Bedienerführung in den Sprachen: deutsch, englisch, französisch, spanisch, italienisch offener Küvettenschacht für Standardküvetten (innen 10 x 10 mm) serielle Schnittstelle (RS232) zur Übertragung an einen PC umfangreiche Messmöglichkeiten: Absorption/Transmission; Faktor-Konzentration; Spektren (Wellenlängen-Scan); kinetische Messung (Zeitabhängigkeit der Absorption bei einer festen Wellenlänge); Kalibrierkurve für quantitative Bestimmungen Einstrahlgerät mit Diodenarray, Scan-Geschwindigkeit < 5 s Lichtquelle: Halogen-Glühlampe, Wolfram Wellenlängenbereich: 330...800 nm Wellenlängengenauigkeit: ± 2 nm spektrale Bandbreite: 7 nm photometrischer Bereich: 0,300...2,500 Abs photometrischer Reproduzierbarkeit: ±0,002 Abs photometrischer Genauigkeit: ±0,01 Abs bei 1 Abs Küvettenhalter: für Rechteckküvetten mit Außenmaß: 12 x 12 mm Maße: B x T x H (mm): 215 x 270 x 120; Masse: ca. 2 kg Netzanschluss: 230 V~, 50/60 Hz Lieferumfnag: Kunststoffküvetten, Verbindungskabel zum PC, Software und Betriebsanleitung

Zubehör ▪

Küvetten für Spektralphotometer, optisches Glas, 2 Stück (35664-02), Makroküvette, Polystyrol, 100 Stück (35663-10)

Diodenarrayspektrometer S1200, 330...800 nm 35601-99 Ersatzlampe für Spektrometer S800 und S1200 35600-01

excellence in science 296

integrierter hintergrundbeleuchteter LCD-Bildschirm Bedienung über Folientastatur mittels Bildschirmdialog Die Ausstattung ermöglicht u. a. die automatische Registrierung und grafische Darstellung von Spektren mit automatischer NullLinienkorrektur

Ausstattung und technische Daten ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

eingebaute Centronix- bzw. RS232-Schnittstelle zum Anschluss eines Druckers bzw. Computers inklusive Küvettenhalter für Rechteckküvetten mit Außenmaß 12 x 12 mm Lichtquelle (sichtbarer Bereich): Halogen-Glühlampe, Wolfram Lichtquelle (UV-Bereich): Deuterium-Lampe Wellenlängenbereich: 190 ... 1100 nm Auflösung der Wellenlängenanzeige: 0,1 nm Wellenlängengenauigkeit: ± 1 nm Wellenlängenreproduzierbarkeit: ± 0,3 nm spektrale Bandbreite: 5 nm photometrischer Bereich: 0,300...3,000 Abs Langzeitstabilität: <± 0,001 Abs/h Küvettenhalter: für Rechteckküvetten mit Außenmaß: 12 x 12 mm Maße: B x T x H (mm): 416 x 379 x 274 Netzanschluss: 230 V~, 50/60 Hz, 160 VA

Zubehör ▪

Küvetten für Spektralphotometer, optisches Glas, 2 Stück (35664-02), Makroküvette, Polystyrol, 100 Stück (35663-10), Küvetten für Spektralphotometer, Quarz, 2 Stück (35665-02), Software für UV-VIS-Spektralphotometer (Windows®) (35655-01)

UV-VIS-Spektralphotometer mit Monitor 190 - 1100 nm 35655-93 Set aus Software für UV-VIS-Spektralphotometer (UV-mini 1240 und RS232-Kabel 35655-01 Deuteriumlampe für UV 1240 Spektralphotometer 35655-02 Wolframlampe für UV 1240 Spektralphotometer 35655-10

2.7 Photometrie und Spektroskopie 2.7.3 Spektroskope

Zubehör für Flammenfärbung

Spektroskopischer Nachweis von Natrium, Kalium und Calciumin Pflanzenasche

Die Zusammensetzung von Pflanzenasche kann spektroskopisch untersucht werden. Zunächst werden die charakteristischen Linien im Emissionsspektrum bekannter Salze mit Hilfe eines Taschenspektroskopes beobachtet. Danach wird die Pflanzenasche in gleicher Weise untersucht. Damit können die Metallkationen Natrium, Kalium und Calcium in der Asche qualitativ nachgewiesen werden.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur

Diverse Metalle färben die sonst farblosen Flammen von Brenner, wenn sie in diese Flammen eingebracht werden. Die Flammenfärbung kann im Unterricht mit den folgenden Materialien schnell und einfach demonstriert werden.

Bei Betrachtung der gefärbten Flammen durch ein Spektroskop können die einzelnen Metalle aber auch schnell und einfach über ihre charakteristischen Emissionsspektren identifiziert werden.

Demo advanced Biologie Handbuch Praktikumseinheiten Wasserund Mineralhaushalt 16707-01 Deutsch P0898200

Taschenspektroskop 1

1 | Metallsalze, Satz von 6 Chloriden In 50ml Weithalsflaschen aus Kunststoff abgefüllte Probensubstanzen für spektroskopische Versuche. Der Satz besteht aus jeweils 20 g der Chloride von folgenden sechs Metallen: Strontium, Barium, Calcium, Natrium, Lithium, Kalium. Zum Lieferumfang gehören darüber hinaus zwei 50-ml-Leerflaschen zum Mixen von Proben oder Aufbewahren weiterer Substanzen und ein Aufbewahrungsblock, mit passenden Vertiefungen aus Kunststoff, in dem alle acht Flaschen Platz finden.

2 | Magnesiastäbchen, 25 Stück Zu verwenden bei Flammenfärbungen u.ä.; Länge ca. 140 mm.

3 | Platindraht an Glasstab Zum Einbringen von spektroskopisch zu untersuchenden Substanzen in eine Flamme. Länge 50 mm, Durchmesser 0,15 mm; an Glasstab; dazu Schutzhülse aus Aluminium.

4 | Kobaltglas Zum Nachweis von Kaliumionen bei Flammenproben; Kanten gebrochen. Länge 50 mm, Breite 50 mm, Stärke 2 mm.

Metallsalze, Satz von 6 Chloriden 08448-01 Platindraht an Glasstab 08449-00 Magnesiastäbchen, 25 Stück 38718-04 Kobaltglas 50 mm x 50 mm, s = 2 mm 38770-00

Funktion und Verwendung Einfaches Spektroskop mit fester Spaltbreite, Objektiv und Gradsichtprisma ohne Wellenlängenskala. Lieferung erfolgt in einem handlichen Taschenetui. Zur freihändigen Beobachtung von Spektren, z. B. zur Beobachtung der "Fraunhoferlinien" des Sonnenspektrums, Linienspektren von Leuchtstoffröhren ("Neonröhren"), Emissionsspektren von Metallsalzen in Flammen (Flammenfärbung), etc.

Ausstattung und technische Daten ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

feste Spaltbreite von 0,02 mm Länge: 92 mm Lupenbrennweite: 40 mm Mittlere Winkeldispersion dC-dF: 5,5 Grad Tubusdurchmesser: 17 mm Inklusive Taschenetui

35580-00

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 297

2.7 Photometrie und Spektroskopie 2.7.3 Spektroskope

Taschenspektroskop 4

▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Basislänge: 20 mm Brechzahl nD: 1,620 mittlere Dispersion (nF nC): 0,017 Höhe: 20 mm mit Abdeckkappe

▪

Fernrohr: ▪ Vergrößerung: x16 ▪ Brennweite: 160 mm ▪ Okularteilung: 10 SKT

▪ ▪

höhenverstellbares Stativ Gesamthöhe ca. 230 mm

35645-00

Funktion und Verwendung

Spektro-Goniometer

Spektroskop mit stufenlos einstellbarer Spaltbreite und eingeblendeter Wellenlängenskale. Die Wellenlängenskale ist über eine Einstellschraube kalibrierbar.

Vorteile Über einen Drehhebel kann vor den Spalt ein kleines Prisma eingeschwenkt werden, das dann die Hälfte des Spaltes verdeckt. Dieses Prisma wird über einen kleinen, fest angebrachten drehbaren Spiegel beleuchtet. Dadurch sieht der Beobachter gleichzeitig zwei Spektren übereinander, die direkt miteinander verglichen werden können. Mit einem kleinen Reagenzglas, das direkt vor dem Spalt angebracht wird, können farbige Lösungen untersucht werden. Die absorbierten spektralen Anteile werden eindeutig identifiziert, wenn über das Vergleichsprisma das Spektrum der Lichtquelle betrachtet wird. Fünf passende kleine Reagenzgläser gehören zum Lieferumfang.

Ausstattung und technische Daten Spaltbreite: 0...0,8 mm, Brennweite des Objektivs: f = 40 mm, Wellenlängenskale: 400...750 nm, Teilung: 10 nm, Maße (mm): 110 x 55 x 23, Reagenzgläser, Ø x L: 6 x 27 mm 35585-00

Spektroskop nach Kirchhoff-Bunsen

Funktion und Verwendung Zur qualitativen Beobachtung und Messung von Emissions- und Absorptionsspektren. Tischgerät mit festem Flintglasprisma. Schwenkbares Beobachtungsfernrohr mit verschiebbarem Okular, Skalenrohr mit Referenzteilung, Spaltrohr mit verstellbarem Spalt. Abnehmbare Abdeckhaube.

Ausstattung und technische Daten ▪ feststehendes Spaltrohr mit Mikrometerspalt ▪ bewegliches Beobachtungsrohr mit Okular ▪ Flintglasprisma:

excellence in science 298

Funktion und Verwendung Gitter/Prismen-Spektrometer zur Ausmessung von Spektrallinien sowie zur Bestimmung von Brechungsindizes von Prismen. Kompaktgerät mit Teilkreisplatte und zwei Nonien mit Lupen; dreipunktgelagerter Prismentisch mit Flintglasprisma, Fernrohr mit verstellbarem Okular. Alle Komponenten sind voneinander unabhängig dreh- und arretierbar.

Das Spaltrohr mit verstellbarem Spalt ist ortsfest.

Ausstattung und technische Daten ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Fernrohr, in 3 Achsrichtungen justierbar Okular mit Skala Feintrieb zur Scharfeinstellung Kollimator/Fernrohr-Brennweite: 160 mm Kollimatorrohr in 3 Achsrichtungen justierbar Feintrieb mit Skale zur Spaltbreiteneinstellung Spaltlängeneinstellung mittels verschiebbarem Keil Prismentisch mit Prismenhalter, justier-, dreh- und arretierbar Teilkreis, dreh- und arretierbar 2 Nonien mit Lupen Teilkreisteilung: 0...360 Grad Auflösung: 0,2 Grad Metallstativfuß Flintglasprisma: ▪ Höhe und Basislänge: 22 mm ▪ Brechzahl: n(D)= 1,620 ▪ mittlere Dispersion (nF nC): 0,017

▪ ▪

Inklusive Gitterhalter Gesamthöhe: 23,5 cm

Spektro-Goniometer mit Vernierskala 35635-02 Gitter, 600 Striche/mm 08546-00

2 Chemie 2.8 Chromatographie

Chromatographie 2.8.1 2.8.2 2.8.3

Papier- und Dünnschichtchromatographie Säulenchromatographie Gaschromatographie

300 307 308

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 299

2.8 Chromatographie 2.8.1 Papier- und Dünnschichtchromatographie

Dünnschichtchromatographische Trennung von anorganischen Anionen

Die Dünnschichtchromatographie zeichnet sich trotz ihrer hohen Trennleistung und Empfindlichkeit durch einen geringen apparativen Aufwand aus, so dass sie ideal für den Einsatz in der Schule geeignet ist. In diesem Versuch wird ein Gemisch von Natriumsalzen auf einer Kiesel-Gelschicht getrennt und durch den Vergleich mit mitlaufenden bekannten Salzen identifiziert. Die RfWerte für Chlorid-, Chlorit-, Chlorat- und Perchlorat-Ionen werden bestimmt.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Versuchseinheiten Dünnschichtchromatographie (TLT) 16805-01 Deutsch P1301800

Papierchromatographische Trennung der Chloroplastenfarbstoffe

Das Blattgrün der Pflanzen besteht aus verschiedenen Farbstoffgruppen, den Chlorophyllen, Karotinoiden und Xanthophyllen, die bei der Photosynthese unterschiedliche Aufgaben erfüllen. Dieses Gemisch wird aus Gras, Brennesseln oder Spinat als Chlorophyllrohextrakt gewonnen. Durch Papierchromatographie werden die oben genannten Substanzen einfach und anschaulich getrennt. Da die einzelnen Komponenten unterschiedlich gefärbt sind, kann der Verlauf der Trennung unmittelbar verfolgt werden. Der zusätzliche Einsatz von Reagenzien zur Detektion entfällt.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Biologie Handbuch Praktikumseinheiten Photosynthese 16705-01 Deutsch

Nachweis einiger Konservierungsstoffe in pharmazeutischenZubereitungen

P0892300

Demo advanced Chemie Handbuch Versuchseinheiten Dünnschichtchromatographie (TLT)

Hustensaft eignet sich hervorragend zur dünnschichtchromatographischen Trennung und Identifizierung der Konservierungsstoffe in Pharmazeutika. Da die Zuckerbeimengungen und Farbstoffe bei der Chromatographie stören, müssen sie vorher mit Hilfe einer Extraktionssäule entfernt werden (Vakuum-Festphasenextraktion).

Bei der anschließenden Dünnschichtchromatographie auf KieselGelfolie mit Fluoreszenz-Indikator werden die Konservierungsstoffe getrennt und durch Vergleich mit mitlaufenden bekannten Konservierungsstoffen identifiziert. Die Rf-Werte für 4-Hydroxybenzoesäure, Sorbinsäure, 4-Hydroxybenzoesäuremethylester und -propylester werden bestimmt.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Versuchseinheiten Dünnschichtchromatographie (TLT) 16805-01 Deutsch P1303000

Beschreibung 26 Versuche mit praxisnahen Anwendungsbeispielen.

Themenfelder ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Die am häufigsten verwendeten flüssigkeitschromatographischen Methoden Verschiedenartige Entwicklungstechniken Verschiedene Auftragetechniken Chemische Derivatisierungsreaktionen nach der Trennung Unterschiedliche Detektionsmöglichkeiten

16805-01

excellence in science 300

2.8 Chromatographie 2.8.1 Papier- und Dünnschichtchromatographie

Trennkammern für geringe Laufmittelmengen

Glastrog mit Deckel

Funktion und Verwendung Zur chromatographischen Trennung auf Chromatographiepapier oder Folien für Dünnschichtchromatographie werden verschließbare Trennkammern benutzt, die mit einem Lösungsmittel oder einem Lösungsmittelgemisch bestückt werden. Die beiden hier gezeigten Gefäße eignen sich aufgrund ihrer Größe und einfachen Handhabung besonders für Schülerübungen.

Funktion und Verwendung Der Glastrog kann in Verbindung mit der Glasplatte (64736-00) als Trennkammer für die Dünnschichtchromatogrphie verwendet werden.

Ausstattung und technische Daten

Schraubdeckelglas, Klarglas, 250 ml 46213-00 Standzylinder mit plangeschliffenem Rand, d = 60 mm, h = 20 cm 34231-00 Korkstopfen, 58/30, in der Mitte durchgeschnitten, 2 Hälften 38519-02

▪ ▪

Rand fein geschliffen Maße (mm): 100 x 50 x 120

Glastrog, 100 mm x 50 mm x 120 mm 06620-10 Glasplatte 120 mm x 60 mm, s = 2 mm 64736-00

Trennset für Papierchromatographie

DC-Trennkammer für 20 x 20 cm-Platten

Funktion und Verwendung

Große Trennkammer aus Glas mit plangeschliffenenem Rand und geschliffenem Glasdeckel mit Griff. Geeignet für alle Plattenformate bis zu einer Größe von 200 mm x 200 mm; mit senkrechten Rillen an den Querwänden für max. 5 Platten.

Als Einführung in das Themengebiet der Chromatographie wird oft eine papierchromatographische Trennung von Blattfarbstoffen (Chlorophyll) oder den Farben von Schreibstiften durchgeführt. Diese Trennungen lassen sich einfach und schnell mit diesem Set durchführen.

Ausstattung und technische Daten ▪ ▪ ▪

35011-00

Mikrokapillaren 2 µl und Kapillarhalter

1 x Standzylinder (Trennkammer) Korkstopfen, 58/30 mm, in der Mitte durchschnitten, 2 Hälften 1 x Chromatographie-Papier, 100 Streifen

38519-88

Trennkammer mit Deckel 100 Stück; Inhalt je 0,002 ml (2 μl); zum Auftragen von Substanzen und Substanzgemischen auf den Startpunkt der Trägerschicht einer Platte für Dünnschichtchromatographie.

Aufgrund der kurzen Bauform dieser Kapillaren sollte bei der Arbeit mit Ihnen der dazu passende Kapillarhalter (35010-07) verwendet werden.

Entwicklungsgefäß für Dünnschicht-Chromatographie.

Abmessungen: 120 x 50 x 180 mm 35010-06

Mikrokapillaren 0,002 ml, 100 Stück 35010-08 Kapillarhalter 35010-07

PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · www.phywe.com 301

2.8 Chromatographie 2.8.1 Papier- und Dünnschichtchromatographie

Mikrokapillaren 1 µl, 50 Stück

50 Stück, l = 7 cm und Inhalt je 0,001 ml, zum Auftragen von Proben auf den Startpunkt der DC-Folie. Diese Kapillaren werden mit der Hand aufgesetzt, ein Kapillarhalter wird nicht benötigt.

35007-00

Extraktionssäule RP-18 ,3 ml, 5 Stück

Einmal-Extraktionssäule zur Probenvorbereitung. Füllmenge 200 mg, Volumen 3 ml, LUER-Anschluss zum Aufstecken einer Kanüle (z. B. 02597-04); Satz von 5 Stück.

35049-00

Auftragschablone für DC-Folien, 2 Stück Dünnschichtchromatographischer Nachweis einzelner Vitamine in einem Multivitaminpräparat

Plexiglas-Schablone zur leichteren Probenauftragung bei DC-Folien der Größe 4 cm x 8 cm. Eine Seite für 3 Auftragsstellen mit 10 mm Abstand, die andere Seite für 4 Auftragsstellen mit 8 mm Abstand; Satz von 2 Stück.

35017-00

Chromatographie-Papier, 100 Streifen

Standardqualität, mittelschnell saugend; Satz zu 100 Streifen.

Abmessungen: 4 cm x 28 cm 32972-00

Filtrierpapier 580 mm x 580 mm, 10 Stück

Zum Auskleiden von Trennkammern, wenn in einem laufmittelgesättigtem Raum chromatographiert werden muss; als Unterlage wenn Chromatogramme mit Nachweisreagenzien besprüht werden; 10 Bögen pro Packung. Bogenmaß: 580 mm x 580 mm.

32976-03

excellence in science 302

Viele Vitamine sind als Coenzyme an wichtigen Umsetzungen des Stoffwechsels beteiligt, z. B. Vitamin B1 als Thiaminpyrophosphat an der Umwandlung von Pyruvat in Acetyl-Coenzym A. Ihr Fehlen führt deshalb zu schweren Mangelschäden bei Mensch und Tier.

Das Vitamingemisch aus einer Vitaminbrausetablette kann mittels Dünnschichtchromatographie getrennt werden. Da gleichzeitig die entsprechenden reinen Vitamine als Vergleichsubstanzen aufgetragen werden, können die Bestandteile des Vitaminpräparates anhand der Laufhöhe identifiziert werden. Die Chromatographie erfolgt auf einer Dünnschichtfolie mit zugesetztem Fluoreszenzindikator. Bei Betrachtung unter ultraviolettem Licht (254 nm) erscheinen die Substanzen als dunkle Flecke, da sie die Fluoreszenz des Untergrundes auslöschen. Vitamin B2 ist an seiner starken gelblichen Fluoreszenz zu erkennen. Eine chemische Behandlung zur Sichtbarmachung der Vitamine ist demnach nicht notwendig.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Biologie Handbuch Praktikumseinheiten Enzyme, Vitamine 16706-01 Deutsch P0907600

2.8 Chromatographie 2.8.1 Papier- und Dünnschichtchromatographie

DC-Folien

Mit unterschiedlichen Trennmaterialien fertig beschichtete Folien zum schnellen und bequemen Trennen von Substanzgemischen.

Als Trägermaterialien dienen u .a. Aluminiumfolien, Kunststofffolien oder Glasplatten. Die zu verwendende Trennschicht hängt vom jeweiligen Trennproblem ab. Ein der Dünnschicht zugesetzter bei 254 nm fluoreszierenden Indikator (F 254) ermöglicht die Trennung und Identifizierung von Stoffen, die diese Fluoreszenz auslöschen.

DC-Folien, Polygram, Cellulose, 4 x 8 cm, 50 Stück 35045-00 DC-Folien, Polygram, Aluminiumoxid, F 254, 4 x 8 cm, 50 Stück 35046-00 DC-Folien, Polygram, SIL, F 254, 4 x 8 cm, 50 Stück 35047-00 DC-Folien, Kieselgel, F 254, 4 x 8 cm, 50 Stück 35048-00 DC-Platten, Kieselgel RP18, F 254, 10 x 10 cm, 25 Stück 31268-05 DC-Folien, Kieselgel, 20 x 20 cm, 25 Stück 31502-04 DC-Folien, Kieselgel, F2 54, 20 x 20 cm, 20 Stück 31503-04 DC-Folien, Polyamid-6, 254 nm, 20 x 20 cm, 25 Stück 31252-04 DC-Folien, Cellulose, 25 Stück 31251-04 DC-Folien, Aluminiumoxid 60, F 254, 25 Stück 31250-04

Set für chromatografische Bilder nach Runge DC-Folien, Polygram, Cellulose, 4 x 8 cm (35045-00) Celluloseschicht auf Polyester; Satz von 50 Stück.

Abmessungen: 40 mm x 80 mm DC-Folien, Polygram, Aluominiumoxid, F254 F254,, 4 x 8 cm (35046-00) Alumoniumoxidschicht mit Fluoreszenzindikator auf Polyester; Satz von 50 Stück. Abmessungen: 40 mm x 80 mm.

DC-Folien, Polygram, SIL F254 F254,, 4 x 8 cm (35047-00) Silicagel-Dünnschicht mit Fluoreszenzindikator auf Polyester; geeignet zur Trennung von Anionen und Kationen, ätherischen Ölen, Terpenoiden etc.; Satz von 50 Stück. Abmessungen: 40 mm x 80 mm.

DC-Folien, Kieselgel, SIL/G, F254 F254,, 4 x 8 cm (35048-00) Silicagel-Dünnschicht mit Fluoreszenzindikator auf Aluminiumfolie; Satz von 50 Stück. Abmessungen: 40 mm x 80 mm.

DC-Platten, Kieselgel RP18, F54 F54,, 10 x 10 cm (31268-05) Kieselgel auf Glasplatten für die Umkehrphasenchromatographie (RP = reversed Phase); mit Fluoreszenzindikator; geeignet für die Trennung von Triglyceriden (Lipide) sowie von wenig polaren bis unpolaren Substanzen; Satz von 25 Stück. Abmessungen: 100 mm x 100 mm.

DC-Folien, Kieselgel Kieselgel,, 20 x 20 cm (31502-04) Standardfolie für dünnschichtchromatographische Trennungen, z. B.: Zucker, Fettsäuren, Aminosäuren, zweibasige Säuren etc.; Satz von 25 Stück. Abmessungen: 200 mm x 200 mm.

DC-Folien, Kieselgel, F254 F254,, 20 x 20 cm (31503-04) Standardfolie mit Fluoreszenzindikator, z. B. Trennung von Vitaminen, etc.; Satz von 25 Stück. Abmessungen: 200 mm x 200 mm.

Funktion und Verwendung Die eigentümlichen farb- und strukturreichen Bilder nach Runge werden ohne Pinsel hergestellt! Als Vorläufer der modernen Chromatogramme entstehen die Bilder durch Auftropfen verschiedener Lösungen auf Spezialpapier. Alle Stoffe sind ungiftig und jedes Bild gelingt!

Im Unterricht lassen sich die Bilder zur Einführung in die Chromatographie einsetzen. Sie bieten eine gute Chance, die Chemie von ihrer schönsten Seite zu erleben. Durch kleine Schnitte im Papier kann man interessante Ornamente erzeugen. Die Lebensmittelfarben zaubern vielfältige Farbschattierungen hervor. Die Bilder eignen sich sehr gut als Wandschmuck oder auch als Fensterbilder, weil sie von beiden Seiten gleich aussehen und durchscheinend sind.

Ausstattung und technische Daten 2 Tropfflaschen (10 ml) mit Entwicklerlösung, 2 Tropfflaschen (10 ml) leer, für Kochsalzlösung und Wasser, 4 Tropfflaschen (5 ml) mit den Lebensmittelfarben Rot, Grün, Gelb und Blau, 16 Blätter imprägniertes Spezialpapier, 2 Balsaholz-Stäbe mit Heftzwecken, 1 Schlüsselmesser, 1 Stück Pappe.

DC-Folien, Polyamid-6, 254 nm, 20 x 20 cm (31252-04) Zur Trennung phenolischer Verbindungen wie z. B. isomerer Phenole, Konservierungsstoffe, Cumarine der Rosskastanie; Satz von 25 Stück.

Abmessungen: 200 mm x 200 mm.

DC-Folien, Cellulose Cellulose,, 20 x 20 cm (31251-04) Besonders geeignet zur Trennung hydrophiler Substanzen, Lebensmittelfarben, Alkaloide, Aminosäuren; Satz von 25 Stück.

Abmessungen: 200 mm x 200 mm DC-Folien, Aluminiumoxid 60, F254 F254,, 20 x 20 cm (31250-04) Aluminiumoxid-Dünnschicht mit Fluoreszenzindikator; besonders geeignet zur Trennung lipophiler Substanzen; Satz von 25 Stück.

Abmessungen: 200 mm x 200 mm.

35060-00

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2.8 Chromatographie 2.8.1 Papier- und Dünnschichtchromatographie

DC-Experimentier-Set Farbstoffe

Funktion und Verwendung Dieses Set ist Voraussetzung für die Durchführung der Trennungen mit den 3 biochemischen Sets: Trennung von Aminosäuren, Fetten und Cholesterin sowie Pharmaka. Gleichzeitig ist es eine Grundausstattung zur selbstständigen Erarbeitung weiterer dünnschichtchromatographischer Versuche.

Ausstattung und technische Daten

Funktion und Verwendung Dieses Set enthält Chemikalien, Trennkammern und Hilfsmittel zur Durchführung folgender Trennungen: ▪ ▪ ▪ ▪

Auftrennung Auftrennung Auftrennung Auftrennung

eines lipophilen (fettlöslichen) Farbstoffgemisches eines Gemisches aus Anthrachinonfarbstoffen eines Gemisches von Lebensmittelfarbstoffen von Filzschreiberfarben

▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

50 Glaskapillaren 50 DC-Folien, Polygram, Cellulose, 4 x 8 cm 50 DC-Folien, Polygram, Aluoxid, 4 x 8 cm 50 DC-Folien, Polygram, Sil, 4 x 8 cm 2 Trennkammern 2 Auftragschablonen 1 Zerstäuber für Reagenzien aus Glas 1 Plastikspritze, 1 ml 1 Becherglas, 25 ml 20 Bogen Filterpapier

35041-00

DC-Set Aminosäuren

Ausstattung und technische Daten ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Arbeitsanleitung 3 Trennkammern 1 Auftragschablone 50 DC-Folien, Polygram, Cellulose, 4 x 8 cm 50 DC-Folien, Polygram, Aluoxid, 4 x 8 cm 50 DC-Folien, Polygram, SILG F254, 4 x 8cm 50 Glaskapillaren 8 ml Farbstoffgemisch (4 lipophile Farben) 8 ml Sudanrot G, 8 ml Sudanblau II, 8 ml Anthrachinonfarbstoffgemisch, 8 ml Blau 1, 8 ml Violett 2, 8 ml Lebensmittelfarbstoffgemisch, 8 ml Gelborange S, 8 ml Brillantschwarz BN 100 ml Toluol 100 ml Toluol-Cyclohexan 100 ml Chloroform-Aceton 100 ml 2,5%ige Natriumcitratlösung 100 ml 25%iges Ammoniak-2-Propanol 2 Filzschreiber

Ersatzmaterial ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Lebensmittelfarbstoffe, 7 x 8 ml (35040-06) Mikrokapillaren, 100 Stück (35010-08) Chromatographie Papier, 100 Blatt, 4 x 28 cm (32972-00) DC-Folien, Polygram, Cellulose (35045-00) DC-Folien, Polygram, Aluoxid F254 (35046-00) DC-Folien, Polygram, Sil, F254 (35047-00)

35040-00

DC-Materialset Biochemie

Funktion und Verwendung Dieses Set enthält alle erforderlichen Chemikalien und Zubehör zur ▪ ▪ ▪

Trennung von Aminosäuren, Modellmischung Trennung von Aminosäuren im Urin Trennung von Schwermetallkationen

Ausstattung und technische Daten ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

1 Arbeitsanleitung 8 ml Aminosäuren-Gemisch 8 ml Tryptophan-Vergleichslösung 8 ml Arginin-Vergleichslösung 8 ml Schwermetallkationen-Gemisch 8 ml Co2+-Vergleichslösung 8 ml Mn2+-Vergleichslösung 8 ml Ni2+-Vergleichslösung 100 ml n-Butanol 100 ml Ninhydrin-Sprühreagenz 100 ml Aceton 100 ml 25%iges Ammoniak 100 ml Rubeanwasserstoff-Sprühreagenz 50 ml 50%ige Essigsäure 50 ml 18%ige Salzsäure 50 Glaskapillaren 50 DC-Folien, Polygram, Cellulose, 4 x 8 cm 50 DC-Folien, Polygram, SILG, 4 x 8 cm

Zubehör Um mit diesem Set arbeiten zu können, ist zusätzlich das Materialset Biochemie (35041-00) erforderlich.

35042-00

excellence in science 304

2.8 Chromatographie 2.8.1 Papier- und Dünnschichtchromatographie

DC-Set Fette und Cholesterin

Ersatzmaterial für DC-Sets

Funktion und Verwendung Enthält alle Chemikalien zur ▪ ▪

Analyse von Speisefetten Analyse von Fetten und Cholesterin im Blut

Ausstattung und technische Daten ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

1 Arbeitsanleitung 50 Glaskapillaren 50 DC-Folien, Poygram, Sil, F254 5 Blutlanzetten 5 Einmalpipetten, 25 μl 5 Alkoholtupfer 5 Gläschen, 2 ml 3 Gläschen, 30 ml 100 ml Chloroform 100 ml Methylenchlorid 100 ml Toluol 100 ml Molybdatophosphorsäure-Sprühreagenz 50 ml Aceton mit kalibrierter Pipette 8 ml Cholesterin-Vergleichslösung

Zubehör Um mit diesem Set arbeiten zu können, ist zusätzlich das Materialset Biochemie (35041-00) erforderlich.

35043-00

DC-Set Pharmaka

Funktion und Verwendung Enthält alle erforderlichen Chemikalien und Proben ▪ ▪

Zur Trennung von Analgetica (Schmerzlinderungsmittel) Zur Drogenanalyse am Beispiel der Chinarinde

Ausstattung und technische Daten ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

1 Arbeitsanleitung 5 Aspirin-Tabletten; 5 ThomapyrinTabletten; 5 g Chinarinde 100 ml Coffein-Sprühreagenz 100 ml Alkaloid-Sprühreagenz 8 ml Coffein-Vergleichslösung 8 ml Paracetamol-Vergleichslösung 8 ml Chinin-Vergleichslösung 100 ml Chloroform 100 ml 2-Propanol 100 ml Toluol-Diethylether 50 ml FeCl3-Lösung 50 ml K3[Fe(CN)6]-Lösung 30 ml Eisessig-Essigsäureethylester 25 ml 12,5%iges Ammoniak 25 ml Diehtylamin

Passendes Ersatzmaterial für DC-Materialset Biochemie (35041-00), DC-Set Aminosäuren (35042-00), DC-Set Fette und Cholesterin (35043-00), DC-Set Pharmaka (35044-00).

Trennkammer, 250 ml 46213-00 Mikrokapillaren 0,002 ml, 100 Stück 35010-08 Kapillarhalter 35010-07 Zerstäuber für Chromatographie 35012-00 Filtrierpapier 580 mm x 580 mm, 10 Stück 32976-03 Chromatographie-Papier, 100 Streifen 32972-00 DC-Folien Cellulose, 4 x 8 cm, 50 Stück 35045-00 DC-Folien, Aluoxid, F 254, 4 x 8 cm, 50 Stück 35046-00 DC-Folien SIL/POLY, F 254, 4 x 8 cm, 50 Stück 35047-00 Rubeanwasserstoff-Sprühreagenz 35042-05 Molybdatophosphorsäure-Reagenz 35043-02 Cholesterin-Vergleichslösung, 8 ml 35043-01 Ninhydrin, alkoholische Sprühlösung, 250 ml 48353-25 Paracetamol-Vergleichslösung 35044-06 Coffein-Vergleichslösung 35044-07 Hämostiletten, steril, 200 Stück 64217-00

Zubehör Um mit diesem Set arbeiten zu können, ist zusätzlich das Materialset Biochemie (35041-00) erforderlich.

35044-00

→ Detaillierte Informationen zum Thema Elektrophorese finden Sie im Kapitel 3 unter "Elektrophorese".

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2.8 Chromatographie 2.8.1 Papier- und Dünnschichtchromatographie

Nachweis der Substanzen auf dem Chromatogramm Beim qualitativen Nachweis genügt das Sichtbarmachen und Lokalisieren der nachzuweisenden Substanzen. Handelt es sich nicht um sofort sichtbare Farbstoffe, kann die Betrachtung im UV-Licht herangezogen werden. Setzt man eine Trennschicht mit Fluoreszenzindikator ein, so bewirken die im passenden Wellenlängenbereich absorbierenden Substanzen eine Abdeckung der Fluoreszenz, sie erscheinen also als dunkle Flecken auf der fluoreszierenden Schicht. Führt diese Methode nicht zur Charakterisierung der Substanzen, so kommen postchromatographische Detektionsverfahren zum Einsatz, wie die chemische Reaktion auf DC-Folie. Spezifische Sprühreagenzien gehen mit den nachzuweisenden Substanzen eine farbige oder fluoreszierende Verbindung ein. Nach dem Sichtbarmachen werden die Zonen mit Bleistift umrandet, um ein Auffinden auch nach dem Erblassen zu ermöglichen. Prächromatographische Reaktionen, also Reaktionen vor der Trennung, werden z. B. bei Aminosäuren eingesetzt. Aminosäuren werden mit Dansylchlorid derivatisiert und sind dann auf dem Chromatogramm als fluoreszierende Flecken zu erkennen.

UV-Analysenleuchte 254/366 nm

Zerstäuber für Chromatographie Aus Glas; zum Aufnebeln von Reagenzien auf Dünnschichtchromatogramme. Zerstäuber und Normschlifferlenmeyerkolben sind durch eine Schliffklemme gesichert, damit anstelle des Gummigebläses auch mit anderen Drucklufterzeugern gearbeitet werden kann. Lieferung erfolgt inklusive Gummigebläse.

Drucksprühdose, PE Aus Polyethylen; Inhalt 150 ml. Durch Auf- und Abbewegen der Pumpkappe wird in der Dose ein Überdruck erzeugt; dann ist die Flasche einsatzbereit und wird wie eine Sprühdose gehandhabt. Durch die Düse wird die zu versprühende Flüssigkeit zu feinsten Tröpfchen vernebelt. Sie kann verwendet werden, um Dünnschichtchromatogramme mit Reagenzien zu besprühen.

Zerstäuber für Chromatographie 35012-00 Drucksprühdose, 150 ml 35009-00

Funktion und Verwendung

Nachweisreagenzien

Umschaltbare UV-Handleuchte zum Nachweis von fluoreszierenden oder im UV-Bereich absorbierenden Substanzen in Papier-, Dünnschicht- und Säulenchromatogrammen.

Ausstattung und technische Daten ▪ ▪ ▪

Lampenleistung je 6 W Duale Wellenlänge, 254 nm und 366 nm Abmessungen 205 x 70 x 55

UV-Analysenleuchte 254/366 nm 33972-93 Tischstativ für UV-Analysenleuchte 33972-01

Zerstäuber zum Aufbringen von Nachweisreagentien Bei vielen chromatographischen Trennungen müssen die einzelnen Substanzen nach einer erfolgten Trennung angefärbt werden, da sie selbst farblos sind. Dazu werden die unterschiedlichsten Reagenzien verwendet, von denen hier nur eine kleine Anzahl wiedergegeben ist.

Rubeanwasserstoff-Sprühreagenz für den Nachweis von Schwermetallkationen, 100 ml 35042-05 Molybdatophosphorsäure-Reagenz zum Nachweis von Fetten und Cholesterin, 100 ml 35043-02 Ninhydrin-Sprühreagenz zum Nachweis von Aminosäuren, 250 ml 48353-25

excellence in science 306

2.8 Chromatographie 2.8.2 Säulenchromatographie

Säulenchromatographie Die klassische Niederdruck-Säulenchromatographie wird hauptsächlich für präparative Zwecke und zur Reaktionskontrolle eingesetzt. Die Stoffgemische werden auf einer Säule getrennt, die mit einem passenden Absorber, der stationären Phase, gepackt ist. Als mobile Phase setzt man ein geeignetes Lösungsmittel ein, in dem sich die zu trennenden Substanzen lösen. Die Trennung erfolgt durch unterschiedliche Verteilung und Absorption der Stoffe im Lösungsmittel und an der stationären Phase. Der Trenneffekt ist abhängig von der Wahl des Säulenpackungsmaterials, dessen Korngröße und davon, wie gut und gleichmäßig die Säule gepackt ist. Je nach Packungsmaterial unterscheidet man zwischen Adsorbens-, Ionenaustauscher-, und Gelchromatographie.

Säulenchromatographie - Trennung von Blattfarbstoffen

▪ ▪ ▪ ▪

mit Fritte Glashahn mit Teflonspindel Länge 400 mm Durchmesser 15 mm

36671-01

Ionenaustausch-Chromatographie-Säule

Ausstattung und technische Daten DURAN®, mit Reservoir, Glashahn mit Teflonspindel, Gesamtlänge 450 mm, Trennstrecke 260 mm, Durchmesser 15 mm Bei dieser Untersuchung wird ein zunächst einheitlich grüner Rohextrakt frischer Blätter säulenchromatographisch in unterschiedliche Fraktionen aufgetrennt. Dazu wird der Extrakt auf eine mit Stärke gefüllte Säule gegeben und unter leicht verminderten Druck (zur Erhöhung der Fließgeschwindigkeit der mobilen Phase) mit Petroleumbenzin als Laufmittel durch die Säule gesaugt. Es erfolgt eine Auftrennung in einen deutlich erkennbaren breiten gelben Bereich und in ein schmales grünes Band, d. h. hier werden vor allem die Xanthophylle (gelb) von den Chlorophyllen (grün) getrennt.

Wird bei der Trennung der Unterdruck verringert, ist die Auftrennung deutlich besser, die Trennung dauert jedoch dann auch erheblich länger.

Die jeweiligen Fraktionen der Trennung könne einzeln aufgefangen werden und bei Bedarf durch die Aufnahem ihrer Absorptionsspektren charakterisiert oder auf Fluoreszenz bei Bestrahlung mit UVLicht untersucht werden.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Komplettversuche (CET) 01855-01 Deutsch P1309300

35025-01

Säulen-Packungsmaterialien Zur säulenchromatographischen Trennung von Proben werden unterschiedlichste Materialien eingesetzt, von denen hier einige aufgeführt sind: Aluminiumoxid, standardisiert, 250 g 30020-25 Celluloseacetat, 100 g 31973-10 Stärke, löslich, reinst, 100 g 30227-10 Ionenaustauscher I, 100 g 31388-10 Ionenaustauscher III, 100 g 31390-10

Chromatographie-Säule, di = 18 mm

Ausstattung und technische Daten ▪

DURAN®

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2.8 Chromatographie 2.8.3 Gaschromatographie

Gaschromatographie Eine schnelle und quantitative Analysemethode, die fest im Lehrplan verankert ist. Das gaschromatographische System besteht aus dem Gaschromatographen mit temperierbarer Trennsäule, Probenaufgabeteil und Trägergasversorgung, dem Detektor und dem Schreiber zum Aufzeichnen der Gaschromatogramme. Die Trennung erfolgt durch wiederholte Verteilung der Probenbestandteile zwischen einer mobilen Phase (Trägergas) und einer stationären Phase in der Trennsäule. Die stationäre Phase ist entweder ein polymerer Feststoff oder eine meist hochviskose Flüssigkeit, die in Form eines dünnen Films auf ein Trägermaterial aufgebracht wurde. Der Transport der Probe erfolgt ausschließlich in der Gasphase, die Trennung in der stationären Phase. Die Qualität einer Trennung, d. h. die Auflösung in die Einzelkomponenten, hängt von der Art und Häufigkeit der Wechselwirkung zwischen Probe und stationärer Phase ab. Das resultierende Gaschromatogramm besteht aus einer Basislinie und einer entsprechenden Anzahl von Peaks. Zur Aufzeichnung benötigt man einen Detektor, hier ein Wärmeleitfähigkeitsdetektor (WDL). Dieser registriert die unterschiedliche Wärmeleitfähigkeit der Einzelkomponenten im Vergleich zum reinen Trägergas.

Chromatographische Trennverfahren: Gaschromatographie (mit der Cobra3 Chem-Unit)

Prinzip Chromatographische Verfahren ermöglichen eine Trennung von Stoffgemischen mit Hilfe einer stationären Trennphase und einer mobilen Phase. In der Gaschromatographie wird die mobile Phase durch ein Gas gebildet. Die mobile Phase, der das zu trennende Gemisch zugesetzt wird, transportiert das Stoffgemisch mit konstanter Strömungsgeschwindigkeit durch die Trennsäule. Es kommt zur Wechselwirkung der mobilen Phase mit der stationären Phase.

Durch Gleichgewichtseinstellung zwischen der stätionären Phase und den verschiedenen Substanzen (Verteilungsgleichgewichte, Adsorptions-Desorptionsgleichgewichte) kommt es zu unterschiedlichen Wanderungsgeschwindigkeiten der einzelnen Komponenten. Am Ende der Säule befindet sich ein Detektor in Form einer Wärmeleitfähigkeitszelle, der die verschiedenen Stoffe aufgrund ihrer unterschiedlichen Wärmeleitfähigkeit nachweisen kann. Das Detektorsignal wird als Funktion der Zeit registriert.

Die unterschiedlichen Wärmeleitfähigkeiten von Trägergas und Substanzen verursachen Temperaturänderungen des elektrisch geheizten Temperatursensors, der sich in einer Wheatstonschen Brückenschaltung befindet. Das resultierende elektrische Signal wird mit einem Schreiber als Funktion der Zeit registriert (Chromatogramm).

Gaschromatographie

Der Glasmantel-Gaschromatograph lässt sich auch auf bequeme Art als Komplettversuch aufbauen. Mit diesem didaktisch durchsichtigen Gaschromatographen können Trennungen leicht flüchtiger Substanzen bis 100°C durchgeführt werden. Hierfür eignet sich z. B. ein Butangemisch.

Alle Bestandteile des offenen Systems wie Trägergasversorgung, Durchflussmessung, Trennsäule mit stationärer Phase, Temperiereinrichtung, Wärmeleitfähigkeitsdetektor und Schreiber sind deutlich zu erkennen, so dass eine anschauliche Erläuterung des Funktionsprinzipes möglich ist. Zur Aufzeichnung der gemessenen Signale wird bei diesem Aufbau das Interface "Cobra3-CHEM-UNIT" eingesetzt.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Komplettversuche (CET) 01855-01 Deutsch P1311000

Aufgaben 1.

2.

Bestimmen Sie die Retentionszeiten verschiedener Gase und führen Sie eine chromatographische Stofftrennung eines Butangasgemisches durch.

Die Zweikomponentengemische aus Ethanol und Essigsäureethylester bzw. 2-Propanol und tert-Butanol sind chromatographisch zu trennen und zu identifizieren.

Lernziele Chromatographie, Chromatogramm, Stofftrennung, multiplikative Verteilung, Separationsfunktion, Wärmeleitfähigkeitsdetektor Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur TESS expert Handbook Laboratory Experiments Chemistry 16504-12 Englisch

Zum Messen und Einstellen des Trägergases in der Gaschromatographie. Skaliertes Glasrohr mit Gummihütchen zur Aufnahme der Seifenlösung und mit rechtwinkligem Ansatzrohr mit Olive 8 mm zum Anschluss an die Trennsäule.

Gesamtlänge des Rohrs: 280 mm, Außendurchmesser des Rohrs: 12 mm, Außendurchmesser der Glasoliven: 8 mm Ersatzmaterial: Gummihütchen, 10 Stück (39275-03) 36675-00

P3031740

excellence in science 308

Seifenblasenströmungsmesser

2.8 Chromatographie 2.8.3 Gaschromatographie

Praktikums-Gaschromatograph

Betriebsgerät für Gaschromatographie

Funktion und Verwendung

Funktion und Verwendung Didaktisch anschaulicher Aufbau zur Demonstration der prinzipiellen Wirkungsweise eines Gaschromatographen mit gleichzeitig guter Trennleistung im Niedertemperaturbereich bis 100°C. Ausstattung und technische Daten Glasmantel, Glassäule, Messfühler für GC bit BNC-Anschluss, Blindhüllen, 20 Stück, Laborthermometer: -10...+110°C Zubehör Betriebsgerät für Gaschromatographen (36670-99) 36670-88

Gastrennsäule

Das Betriebsgerät für den Gaschromatographen dient in Verbindung mit dem Messfühler zum Nachweis gaschromatographisch getrennter Substanzen in einem Trägergasstrom nach dem Prinzip eines Wärmeleitfähigkeitsdetektors. Außer der Stromversorgung für den Messfühler befindet sich im Betriebsgerät eine Messeinrichtung, mit der die Widerstandsänderungen des Messfühlers erfasst werden. Wesentlicher Bestandteil des Messfühlers ist ein NTC-Element, dessen höchstzulässige Arbeitstemperatur auf etwa 110°C begrenzt ist. Zur Vermeidung mechanischer Beanspruchungen wurde der Halbleiter mit seinen feinen Zuleitungsdrähten in ein dünnwandiges Glaskapillarrohr eingeschmolzen und in ein Glasrohr mit seitlichem Ansatzrohr eingebaut. Die Stromversorgung des Halbleiters erfolgt über ein Koaxialkabel mit BNC-Stecker. Über diesen wird der Messfühler mit dem Betriebsgerät verbunden. Die Messeinrichtung des Betriebsgerätes arbeitet nach dem Prinzip eines spannungskompensierten Messverstärkers. Bei angeschlossenem Messfühler liegt nach einem Nullabgleich am Schreiber-ausgang des Betriebsgerätes eine Spannung von 0 mV an. Anschließende Änderungen des Detektorwiderstandes bewirken eine Änderung des Messwertes, der dann als proportionales Spannungssignal an den Ausgang des Betriebsgerätes gelangt. Die Anzeige des Nullabgleiches und der Messsignale kann mit Hilfe von Messinstrumenten beobachtet werden, die an den Schreiberausgang des Betriebsgerätes angeschlossen werden. Dafür eignen sich Multimeter (z.

B. Analog-Demo-Multimeter ADM 1), Yt-Schreiber oder ein Interface in Verbindung mit einem PC (z. B. Cobra3-ChemUnit).

Ausstattung und technische Daten Nullabgleich: Drucktaste für Grobabgleich, Potentiometer für Feinabgleich, Eingang: BNC Buchse für Messfühler, Ausgang: 4-mm-Buchsen für Anzeigegerät (z. B. Schreiber), Abmessungen (mm): 194 x 130 x 140, Stromversorgung: 110 V~ bis 230 V~

Funktion und Verwendung Aus DURAN®, ermöglicht den Aufbau eines didaktischen Gaschromatographen für den Niedertemperaturbereich bis 100 °C. Die Gastrennsäule ist dazu geeignet, das Prinzip gaschromatographischer Trennungen bei Zimmertemperatur zu demonstrieren (Trennmittel, z. B.: Dinonylphthalat auf Kieselgur? Trägergas: Wasserstoff oder Helium).

Durch Einsetzen der Gastrennsäule in den Glasmantel kann sie im Bereich zwischen 10 und 100 °C temperiert werden. Mit Hilfe eines Messfühlers (Best.Nr. 36670-10), eines Betriebsgerätes (Best.Nr. 36670-99) und eines Yt-Schreibers (bzw. eines Interface-Systems) kann die Zusammensetzung von Gas oder Flüssigkeitsgemischen gaschromatographisch untersucht und aufgezeichnet werden.

Vorteile Als Einsatz für das Gerätesystem Glasmantel ausgelegt und damit temperierbar.

Ausstattung und technische Daten Gesamtlänge des Einsatzes: 310 mm, Länge der Trennsäule (spiralförmig): ca. 1,3 m, Außendurchmesser des Glaszylinders: 36 mm, Länge des Ansatzrohres: 55 mm, Außendurchmesser des Ansatzrohres: 8 mm 36670-00

36670-99

Trennmittel für Gaschromatographie Funktion und Verwendung Um mit dem didaktischen Gaschromatographen Trennungen vornehmen zu können, muss die Gastrennsäule (36670-00) mit einem geeigneten Trennmittel gefüllt werden. Als relativ universell einsetzbar hat sich dafür Dinonylphthalat auf einem Chromosorb erwiesen. Das Trennmittel wird zubereitet, indem das Dinonylphthalat mit einem Anteil von 10 Gewichtsprozent auf das Chromosorb aufgebracht wird.

Dinonylphthalat Dinonylphthalat: Besonders geeignet zur Trennung von gasförmigen Kohlenwasserstoffen bei Zimmertemperatur, Temperaturbereich: +20…+130°C Chromosorb Chromosorb: Besonders für die Gaschromatogrphie behandelte säuregewaschene Diatomeen Dinonylphthalat (GC), 100 ml 31276-10 Chromosorb, PAW, 80/100 Mesh, 20 g 31514-04

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2.8 Chromatographie 2.8.3 Gaschromatographie

Messfühler für GC, BNC-Anschluss

Funktion und Verwendung Wird in Verbindung mit dem Betriebsgerät für Gaschromatograph als Detektor eingesetzt. Das Trägergas mit den einzelnen Fraktionen strömt an dem eingebauten temperaturempfindlichen Widerstand vorbei. Die unterschiedlichen Wärmeleitfähigkeiten der aufgetrennten Fraktionen und des Trägergases führen am Fühler zu Widerstandsänderungen, die auf einem Anzeigegerät (z. B. yt-Schreiber oder Interface) registriert werden.

Vorteile

Elektrophile Bromaddition an Ethin

Bei der Reaktion von Brom mit Ethin entsteht im ersten Schritt trans-1,2-Dibromethan, das unter weiterer Addition von Brom zu 1,1,2,2-Tetrabromethan reagiert. Als Nebenprodukt der Reaktion entsteht cis-1,2-Dibromethan. Im Gaschromatogramm können die drei Produkte getrennt und nachgewiesen werden.

Zu diesem Versuch gibt es folgende Literatur Demo advanced Chemie Handbuch Organische Chemie (CT) 01853-01 Deutsch

Registrierung der einzelnen Fraktionen bei einer gaschromatographischen Trennung ohne Veränderung der darin enthaltenen Substanzen.

P1151400

Ausstattung und technische Daten ▪ ▪

NTC-Widerstand in einem Glasrohr mit Ein- und Ausgang für das durchströmende Gasgemisch Außendurchmeser des Glasrohrs: 8 mm

Gaschromatograph, 2-Säulen

Zubehör ▪

Betriebsgerät für Gaschromatographen (36670-93)

36670-10

Mikroliterspritzen

Mikroliterspritze, 10 μll Flüssigkeitsdichte Mikroliterspritze zur Probenaufgabe für Gaschromatographie und HPLC, die eine Probenaufgabe auch gegen einen hohen Gegendruck in Injektoren von Chromatographen ermöglicht. Die Spritze ist kolbenseitig mit einem stabilen abschraubbaren Metallhandgriff versehen, der die Übertragung von Handwärme auf den Spritzenkörper verhindert und den feinen Spritzenkolben vor Beschädigungen schützt. Der Handgriff verfügt über eine einstellbare Kolbengleitbremse und eine Ausrücksperre. Die Kanüle ist so am Glaskolben fest einzementiert, dass sie mit dem Nullpunkt übereinstimmt. Die Spitze der Kanüle ist angeschliffen (10-12°) und nach innen gebogen, um das Durchstechen von Septen zu erleichtern.

Volumen: 10 μl; Skalenteilung: 0,1 μl.

Mikroliterspritze, 100 μll Flüssigkeitsdichte Mikroliterspritze zur Probenaufgabe für Gaschromatographie und HPLC. Der Stahlkolben der Spritze wird individuell in den Borosilikat-Glaskörper eingschliffen, was eine hohe Dichtigkeit gewährleistet. Die Kanüle ist so am Glaskolben fest einzementiert, dass sie mit dem Nullpunkt übereinstimmt. Die Spitze der Kanüle ist angeschliffen (10-12°) und nach innen gebogen, um das Durchstechen von Septen zu erleichtern.

Volumen: 100 μl; Skalenteilung: 1 μl.

Mikroliterspritze, 10 Mikroliter, Teilung 0,1 µl 02607-00 Mikroliterspritze, 100 Mikroliter, Teilung 1 µl 02606-00

excellence in science 310

Funktion und Verwendung Zur Trennung von unzersetzt verdampfbaren Substanzen bis 250°C. Im Ofenraum des Gerätes sind am Einspritz- und Detektorblock zwei auswechselbare, etwa 1 m lange Trennsäulen befestigt (s.u.). Beide Säulen haben einen getrennten Gaseinlass (über Kupplungsolive) und Gasauslass sowie je einen Wärmeleitfähigkeitsdetektor, der entsprechend der eingesetzten Trennsäule eingeschaltet wird. Über den Schreiberausgang können die Signale mit einem ty-Schreiber oder einem Computer registriert werden.

Ausstattung und technische Daten ▪ ▪ ▪

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Säulen-Material: aus Aluminium Säulen-Länge: 1m / Säulen-Durchmesser: 5 mm Säule 1: Trennsäule mit Apiezonfett (ALP): ALP ist im Temperaturbereich von 50...300°C zur Trennung von unpolaren Substanzen wie z. B. Alkanen, Alkenen, Ethern, halogenierten Kohlenwasserstoffen, höheren Estern (Fettsäureester) usw. einsetzbar.

Säule 2: Trennsäule mit Polyetylengykoladipat (PEGA): Dieses Material ist bis 210°C einsetzbar und eignet sich zur Trennung mittelpolarer Stoffe (z. B. cis-trans-Isomere, Monoterpene wie Pinene, Myrcen und DLimonen). Die Trennung azeotroper Gemische ist ebenfalls möglich.

Temperaturregelung mit Übertemperaturschutz: proportional Temperatureinstellung: 20...250°C / digitale Anzeige Detektoren: 2 Wärmeleitfähigkeitsfühler aus W/Rh in Brückenschaltung Messbrückenstromversorgung: 140 mA/DC; Nullpunkt verstellbar Schreiberausgang anschließbar an COBRA3-System Heizleistung: 180 Watt Trägergase: Helium, Wasserstoff Abmessungen: 200 x 420 x 70 mm / Gewicht: 5 kg

Gaschromatograph, 2-Säulen 36657-93 Septen für GC, 2-Säulen, d = 10 mm, 10 Stück 36657-03