Studienbücherei. Grundpraktikum. von R Mitzner. Von einem Kollektiv unter Leitung. 3., überarbeitete Auflage. Mit 45 Abbildungen und 11 Tabellen

Transkript

1 Studienbücherei Physikalischchemisches Grundpraktikum Von einem Kollektiv unter Leitung von R Mitzner 3., überarbeitete Auflage Mit 45 Abbildungen und 11 Tabellen m VEB Deutscher Verlag der Wissenschaften Berlin 1980

2 Inhaltsverzeichnis Verzeichnis der verwendeten Symbole und wichtiger Konstanten Theoretische Grundlagen der Versuche Thermodynamische Grundlagen Innere Energie und Enthalpie Zustandsänderungen Bestimmung der Reaktionsenthalpie Gleichgewichtsvorgänge Homogene chemische Gleichgewichte Heterogene Phasengleichgewichte Adsorptionsgleichgewichte Ionengleichgewichte an Metalloberflächen Freie Enthalpie und Richtung eines Vorgangs Temperaturabhängigkeit von Gleichgewichtskonstanten Zustandsänderungen in Mischphasen Gibbssches Phasengesetz Schmelz- und Siedediagramme Mischungslücken im Zustandsdiagramm Experimentelle Methoden zur Aufnahme von Zustandsdiagrammen Kinetik von physikalisch-chemischen Reaktionen Reaktionsgeschwindigkeit und Reaktionsordnung Bestimmung der Reaktionsgeschwindigkeitskonstante Zeitliche Änderung von physikalisch-chemischen Eigenschaften Gesetze der Lichtabsorption Katalyse und Katalysator Kinetik von Gleichgewichtsreaktionen Temperaturabhängigkeit und Aktivierungsgrößen Photochemische Kinetik Beschreibung kinetischer Systeme 34

3 8 Inhaltsverzeichnis 1.3. Elektrochemische Grundlagen Dissoziationsgrad von Elektrolyten Bestimmung von Dissoziationskonstanten Leitfähigkeitsmessungen und Anwendung Beweglichkeiten und Überführungszahlen Korrektur von realen Elektrolytlösungen Spannung von galvanischen Elementen Nernstsche Gleichung Spezielle Elektroden Die Metallelektrode Me/Me n Die Wasserstoffelektrode Pt/H 2 /H Die Redoxelektrode Pt/Ox/Red Elektroden 2. Art Me/MeX /X" Die Glaselektrode Elektrodenvorgänge und Abscheidungsspannung Prinzip und Methode einiger wichtiger Messungen Messungen von Zustandsvariablen Messung und Einhaltung einer konstanten Temperatur Herstellung von Lösungen bekannter Konzentration Photometrische Messungen Messungen mit dem Refraktometer Messungen mit dem Polarimeter Messung der Leitfähigkeit von Elektrolyten Messung der Zellspannung Protokollierung und Auswertung von Messungen im physikalisch-chemischen Praktikum Anfertigung eines Meßprotokolls Auswertung des Meßprotokolls Anwendung graphischer Methoden Allgemeine Betrachtungen Anfertigung einer graphischen Darstellung Bestimmung der Konstanten in einer linearen Funktion Auswertung von Funktionen nach Überführen in die lineare Form Numerische Auswertung Einschätzung der Versuchsergebnisse Systematische und zufällige Fehler Qualitative Einschätzung eines Versuchsergebnisses Quantitative Einschätzung einer Einzelmessung Größtfehler einer Einzelmessung Die Standardabweichung Die Fehlerfortpflanzung 66

4 Inhaltsverzeichnis 9 4. Versuchsbeschreibungen Neutralisationsenthalpie Verbrennungsenthalpie einer kristallinen organischen Substanz Verdampfungsenthalpie von Wasser Verdampfungsenthalpie von Diäthyläther Schmelzdiagramm (mikroskopische Schmelzpunktbeobachtung) Schmelzdiagramm (thermische Analyse) Siedediagramm eines binären Systems Adsorptionsisotherme einer gelösten Substanz Partielles molares Volumen Absorptionsspektren von Thymolblau Massenwirkungsgesetz Dissoziationskonstante von p-nitrophenol Stabilität der Molekülverbindung Naphthalin Chloranil Bestimmung von Lichtintensitäten mit einem Flüssigphasenaktinometer Photolyse von Oxalsäure Geschwindigkeitskonstante der Esterhydrolyse Zerfallsgeschwindigkeit des Trisoxalatomanganat(III)-Ions Inversionsgeschwindigkeit des Rohrzuckers Kinetik der Oxydation von Eisen(II)-Ionen durch Chlorationen Beschleunigung der Mutarotation von a-d-glucose durch Zinkionen Dissoziationskonstante von Essigsäure Leitfähigkeit starker Elektrolyte Konduktometrie Hittorfsche Überführungszahlen der Salpetersäure Potentiometrische Titration Konzentrationsketten Temperaturabhängigkeit der Zellspannung (Bestimmung von AO, AH, AS \mdk a ) Zersetzungsspannung Polarographische Analyse Potentiometrische jj^l S -Bestimmung schwacher Säuren Löslichkeitsbeeinflussung durch Fremdsalze 201 Literatur 207

5 10 Inhaltsverzeichnis Tabellenanhang Tab. 1 Kalorische Daten einiger organischer Verbindungen 208 Tab. 2 Molare Neutralisationsenthalpien 208 Tab. 3 Dissoziationskonstanten schwacher Säuren 209 Tab. 4 Dissoziationskonstanten von Essigsäure in wäßrigen Lösungen 209 Tab. 5 Inversionsgeschwindigkeit des Rohrzuckers als Funktion der HCl-Konzentration 210 Tab. 6 Überführungszahlen von Anionen 210 Tab. 7 Beweglichkeit von Ionen 210 Tab. 8 Spezifische Leitfähigkeit von 0,01 N KCl-Lösung in Abhängigkeit von der Temperatur 211 Tab. 9 Standardelektrodenpotentiale 211 Tab. 10 Löslichkeitskonstante K L schwerlöslicher Elektrolyte 211 Tab. 11 Mittlere Aktivitätskoeffizienten 212 Sachverzeichnis 213