| Zeitbedarf: |
90 Minuten. |
| Ziel: |
Bestimmung der
Gleichgewichtskonstanten / Beweis der Einstellung des Gleichgewichts von
beiden Seiten |
| Material: |
 | Chembox |
| Computer
|
| Leitfähigkeitselektrode |
| Stativ
|
| 2x Muffe, 2x Klammer
|
| Magnetrührer
|
| Magnetrührstäbchen |
|
| 2x Becherglas 200ml |
| Pipette
50ml
|
| Pipette 10ml
|
| Peleusball
|
| Messbecher 50ml
|
| Temperatursonde |
|
| Chemikalien: |
Methanol (ca. 70ml) |
  |
|
Ameisensäure (ca. 5ml) |
 |
|
Methylformiat (Ameisensäuremethylester) (ca. 7ml) |
|
|
Kationentauscher (z.B. DOWEX 50W) (ca. 20g) |
|
|
Wasser
|
|
| Vorbereitung: |
 |
-
Versuch gemäß nebenstehender Skizze aufbauen.
-
Sicherstellen, dass die Chembox mit dem Computer verbunden
ist. Computer starten. Leitfähigkeitselektrode an den Leitfähigkeitseingang und
Temperaturfühler an den Temperatureingang der Chembox anschließen.
Hinweis:
Bei beheizbaren Magnetrührern kann das automatische Einsetzen der
Magnetrührerheizung den Messvorgang der Leitfähigkeitselektrode beeinflussen und
somit die Messkurve unbrauchbar machen. Es wird deshalb der Einsatz eines
"kleinen" Magnetrührers aus Plastik und eines auf 40°C vortemperierten
Wasserbades empfohlen (je höher die Temperatur, desto schneller die Reaktion) .
|
| Durchführung: |
A.) Spaltung
von Ameisensäuremethylester
Aufnahme der
Leitfähigkeitskurve:
-
Versuch-Symbol
oder entsprechende
CHX-Datei
anclicken.
-
In dem 200mL-Becherglas zunächst 31.7ml Methanol, 52ml dest.
Wasser und circa 10g Kationentauscher vorlegen.
-
1/0-Knopf anklicken.
-
möglichst zügig 6,84ml Ameisensäuremethylester zugeben
-
Wenn die Leitfähigkeitskurve die gewünschte Form erreicht
hat, 1/0-Knopf wieder anklicken.
-
Kurve unter einem
Namen
im gewünschten
Arbeitsbereich
abspeichern.
-
Beschriften Sie die Kurve, z.B. "Leitfähigkeit Spaltung
Ameisensäuremethylester",
evtl. dazu Name des Experimentators.
-
X-Achse (Zeit) sinnvoll anpassen. Ergebnis (wobei die braune Linie den Temperaturverlauf und die blaue Linie die
Leitfähigkeit darstellt)
wieder abspeichern |
| Auswertung: |
Auswertung
- Die Messwerte über das "Tabellen-Icon" als .txt Datei exportieren
- Die .txt Datei in Excel einfügen (über "Daten" --> "externe Daten
importieren")
- alle nicht relevanten Spalten (alles bis auf die Spalten "Zeit" und
"Leitfähigkeit") löschen
- Diagramm zeichnen lassen (Grafik 1):
Bestimmung von k (in Excel):
| den maximalen Wert für die Leitfähigkeit heraussuchen
(z.b. über die Sortierfunktion
in Excel), dieser Wert wird
als "A0" definiert. |
| eine Spalte A0-A anlegen (wobei A
die jeweiligen
Leitfähigkeitswerte zu den Zeitpunkten t darstellen)
|
| Formelbeispiel: "=3,014-(B3)" (wobei 3,014 als A0
bestimmt
wurde und sich die gemessenen Leitfähigkeitswerte in der
Spalte B
wieder finden und in der Zelle B3 beginnen. |
| Eine Spalte mit ln (A0-A) anlegen
|
| Formelbeispiel: "=ln(C3)" (wobei sich in Spalte C die A0-A
Werte
wieder finden und in der Zelle C3 beginnen: |
| Diagramm von t versus ln (A0-A)
zeichnen lassen (Grafik 2) |
| Es sollte sich ein linearer Verlauf ergeben. |
| Trendlinie hinzufügen und die Gleichung anzeigen lassen |
| die Steigung entspricht -k |
|
| Durchführung: |
B.) Veresterung von
Ameisensäure und Methanol
Aufnahme der
Leitfähigkeitskurve:
-
Versuch-Symbol
oder entsprechende
CHX-Datei
anclicken.
-
In dem 200mL-Becherglas zunächst 31.7ml Methanol,
50ml dest. Wasser und circa
10g Kationentauscher vorlegen.
-
1/0-Knopf anklicken.
-
möglichst zügig 4,17ml Ameisensäure zugeben
-
Wenn die Leitfähigkeitskurve die gewünschte Form erreicht
hat,
1/0-Knopf wieder anklicken.
-
Kurve unter einem
Namen
im gewünschten
Arbeitsbereich
abspeichern.
-
Beschriften Sie die Kurve, z.B. "Leitfähigkeit
Veresterung Ameisensäure",
evtl. dazu Name des Experimentators.
-
X-Achse (Zeit) sinnvoll anpassen. Ergebnis
(wobei die braune Linie den
Temperaturverlauf und
die blaue Linie die Leitfähigkeit darstellt.)
-
Wieder abspeichern.
|
| Auswertung: |
- Die Messwerte über das "Tabellen-Icon" als .txt Datei exportieren
- Die .txt Datei in Excel einfügen (über "Daten" --> "externe Daten
importieren")
- alle nicht relevanten Spalten (alles bis auf die Spalten "Zeit" und
"Leitfähigkeit") löschen
- Diagramm zeichnen lassen (Grafik 3):
Bestimmung von k (in Excel):
| den maximalen Wert für die Leitfähigkeit heraussuchen
(z.b. über die Sortierfunktion
in Excel), dieser Wert wird als
"A0" definiert. |
| eine Spalte A0-A anlegen (wobei A
die jeweiligen Leitfähigkeitswerte zu den Zeitpunkten t darstellen)
|
| Formelbeispiel: "=3,014-(B3)" (wobei 3,014 als A0
bestimmt wurde und sich die gemessenen
Leitfähigkeitswerte in der Spalte B
wieder finden und
in der Zelle B3 beginnen. |
| Eine Spalte mit ln (A0-A) anlegen
|
| Formelbeispiel: "=ln(C3)"
(wobei sich in Spalte C die A0-A
Werte
wieder finden und in der Zelle C3 beginnen |
| Diagramm von t versus ln (A0-A) zeichnen lassen (Grafik 4) |
| Es sollte sich ein linearer Verlauf ergeben. (die Anfangs- und Endwerte
können stark streuen, bei Bedarf die Gerade durch "wegschneiden" unpassender
Werte idealisieren) |
| Trendlinie hinzufügen und die Gleichung anzeigen lassen |
| die Steigung entspricht -k |
|
| Durchführung: |
C.)
Beweis für die Einstellung eines Gleichgewichtes
von beiden Seiten
Zusammenfügen der in A.) und B.) gewonnen Graphen (Grafik 1 und Grafik 3)
| via Excel die entsprechenden Spalten auf ein gemeinsames Tabellenblatt
bringen und in ein geeignetes Diagramm
überführen (Grafik 5). |
| Ergebnis: |
|
| Download: |
Parameterdatei für Leitfähigkeit
Veresterung (Messung 1) und Esterspaltung (Messung 1+2) :
lf_ester.chx |
