Übung 6 Plausibilitätstest Gruppe 1,4

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1 Übung 6 Plausibilitätstest Gruppe 1,4 Gegeben ist folgende Wasseranalyse [Konzentrationen in mg/l]: LF 1360 µs/cm temp 6.4 ph 3.4 pe 7.7 F 1.6 Cl 193 Br 0.69 N(+5) as NO3- S(+6) 338 as SO4- C(+4) 16.5 as C Ca 17.7 K 38.5 Mg 3.07 Na 174 Al 9.95 Fe(+) 4.75 Fe(+3) 0.3 Si 1.7 as SiO S(-) 0.9 as S- As 0.40 B 3.76 Ba Cd Cu Li 1.1 Mn 0.19 Ni Pb Se 0.01 Sr Zn Berechnen Sie zunächst den Analysenfehler aus Hauptkationen und Hauptanionen nach der international geltenden Formel: 100*( cations[me q/l]- Σanions[meq/L]) percent error ( cations[me q/l] Σanions[meq/L]) Laden Sie sich hierfür das Excel File Plausibilitätstest von der Homepage zum Wasserchemischen Praktikum. Im Tabellenblatt Analysenfehler-zu-Fuß ist die Eingabemaske vorgegeben. Tragen Sie in die mit ### markierten Felder Elementname, Konzentration, Molmasse (aus der Graphik des Periodensystems im gleichen Tabellenblatt) und Wertigkeit für Hauptkationen und Hauptanionen ein. Die Konzentration in mol(eq)/l wird dann automatisch ausgerechnet als Konzentration [mg/l] : Molmasse [g/mol] * Wertigkeit. Der Analysenfehler nach obiger Formel berechnet steht in der letzten Zeile in blau. Wie hoch ist er, ist das akzeptabel? Wie hoch wäre der Analysenfehler nach der in Deutschland geltenden Formel? Berechnen Sie nun den Analysenfehler mit PhreeqC (download Input-Files ebenfalls von der Homepage) und vergleichen Sie den dort modellierten Fehler mit dem manuell berechneten. Gibt es Unterschiede und wenn ja, warum? Versuchen Sie nun die Plausibilität ihrer Analyse zusätzlich abzusichern über den Vergleich Analysenfehler berechnete / gemessene Leitfähigkeit gemäß folgendem Schema: negative Ladungsbilanz positive Ladungsbilanz Gemessene Leitfähigkeit > berechnete Leitfähigkeit Defizit an Kationen Defizit an Anionen Gemessene Leitfähigkeit < berechnete Leitfähigkeit Überschuß an Anionen Überschuß an Kationen

2 Die Berechnung der Leitfähigkeit erfolgt über die Äquivalentleitfähigkeiten einzelner Kat- und Anionen in unendlich verdünnten Lösungen und deren Wertigkeiten nach dem Kohlrausch schen Gesetz: G = 0 C - (K K ) C 1.5 G = Leitfähigkeit in der Lösung, C = Konzentration in der Lösung, 0 = Äquivalenzleitfähigkeiten K 1 and K sind Konstanten in Abhängigkeit von Temperatur, Viskosität, und Dielektrizitätskonstante des Wassers sowie der Äquivalentleitfähigkeit und Wertigkeit der einzelnen Ionen. Bei 5 C, einer Viskosität von poise, sowie einer Dielektrizitätskonstante von berechnet sich die Leitfähigkeit wie folgt: Λ Z Z- Q G (Z Z-) 1 Q (Z Z )C mit 0 C = G 0+ + G 0- und Z - c z c z G 0 - Σc und G 0 Σc c z Z c z ; = Äquivalenzleitfähigkeit λ- Σc G λ 0 Σc 0 = Q Λ0 Z Z- (Z Z-) (λ-z λz-) Verwenden Sie wiederum das Excel-File Plausibilitätstest, in dem diese Berechnungen schon vorprogrammiert sind. Äquivalenzleitfähigkeiten für H +, OH -, HCO - 3, CO - 3, HSO - 4, SO - 4, NO - 3, Cl -, F -, Br -, Na +, K +, Li +, Ca +, Mg +, Ba +, Fe +, Fe 3+, Al 3+, und Sr + in unendlich verdünnten Lösungen wurden aus Literaturdaten zusammengestellt (siehe Tabellenblatt Äquivalenz-LF ). Kopieren Sie aus dem SELECTED_OUTPUT von PhreeqC die ermittelten Konzentrationen der einzelnen Spezies in mol/l in das Tabellenblatt PhreeqC-Output. Unter equiv.cond. und Teilergebnisse können Sie die (vorprogrammierten) Berechnungsschritte gemäß obiger Formeln sehen (beide Blätter haben Schreibschutz, Sie können dort also nichts verändern). Im Tabellenblatt Ergebnis finden Sie das Endergebnis berechnete Leitfähigkeit. Geben Sie zusätzlich den Analysenfehler aus PhreeqC sowie die gemessene Leitfähigkeit der Analyse ein, wird im Feld Aussage für Analyse angezeigt, ob die Analyse ok ist (Fehler %), zu viele Kationen, zu viele Anionen, zu wenige Kationen oder zu wenige Anionen bestimmt wurden. Berechnete Leitfähigkeit: Aussage: Was könnte man tun, um den Analysenfehler zu minimieren? Modellieren Sie die Auswirkungen ihrer Anpassung. Ist diese Art der Anpassung im vorliegenden Fall zulässig - warum?

3 Übung 6 Plausibilitätstest Gruppe, 5 Gegeben ist folgende Wasseranalyse [Konzentrationen in mg/l]: LF 1596 µs/cm temp 67. ph.35 pe 6.71 F 1.6 Cl 9.7 Br 0.04 N(+5) as NO3- S(+6) 440 as SO4- C(+4) 1.7 as C Ca K 11. Mg 0. Na 47 Al 11 Fe(+) 1.05 Fe(+3) 0.5 Si 185 as SiO S(-) 0.45 as S- As 0.19 B 0.54 Ba Cd Cu Li 0.43 Mn Ni Pb Se 0.01 Sr Zn Berechnen Sie zunächst den Analysenfehler aus Hauptkationen und Hauptanionen nach der international geltenden Formel: 100*( cations[me q/l]- Σanions[meq/L]) percent error ( cations[me q/l] Σanions[meq/L]) Laden Sie sich hierfür das Excel File Plausibilitätstest von der Homepage zum Wasserchemischen Praktikum. Im Tabellenblatt Analysenfehler-zu-Fuß ist die Eingabemaske vorgegeben. Tragen Sie in die mit ### markierten Felder Elementname, Konzentration, Molmasse (aus der Graphik des Periodensystems im gleichen Tabellenblatt) und Wertigkeit für Hauptkationen und Hauptanionen ein. Die Konzentration in mol(eq)/l wird dann automatisch ausgerechnet als Konzentration [mg/l] : Molmasse [g/mol] * Wertigkeit. Der Analysenfehler nach obiger Formel berechnet steht in der letzten Zeile in blau. Wie hoch ist er, ist das akzeptabel? Wie hoch wäre der Analysenfehler nach der in Deutschland geltenden Formel? Berechnen Sie nun den Analysenfehler mit PhreeqC (download Input-Files ebenfalls von der Homepage) und vergleichen Sie den dort modellierten Fehler mit dem manuell berechneten. Gibt es Unterschiede und wenn ja, warum? Versuchen Sie nun die Plausibilität ihrer Analyse zusätzlich abzusichern über den Vergleich Analysenfehler berechnete / gemessene Leitfähigkeit gemäß folgendem Schema: negative Ladungsbilanz positive Ladungsbilanz Gemessene Leitfähigkeit > berechnete Leitfähigkeit Defizit an Kationen Defizit an Anionen Gemessene Leitfähigkeit < berechnete Leitfähigkeit Überschuß an Anionen Überschuß an Kationen

4 Die Berechnung der Leitfähigkeit erfolgt über die Äquivalentleitfähigkeiten einzelner Kat- und Anionen in unendlich verdünnten Lösungen und deren Wertigkeiten nach dem Kohlrausch schen Gesetz: G = 0 C - (K K ) C 1.5 G = Leitfähigkeit in der Lösung, C = Konzentration in der Lösung, 0 = Äquivalenzleitfähigkeiten K 1 and K sind Konstanten in Abhängigkeit von Temperatur, Viskosität, und Dielektrizitätskonstante des Wassers sowie der Äquivalentleitfähigkeit und Wertigkeit der einzelnen Ionen. Bei 5 C, einer Viskosität von poise, sowie einer Dielektrizitätskonstante von berechnet sich die Leitfähigkeit wie folgt: Λ Z Z- Q G (Z Z-) 1 Q (Z Z )C mit 0 C = G 0+ + G 0- und Z - c z c z G 0 - Σc und G 0 Σc c z Z c z ; = Äquivalenzleitfähigkeit λ- Σc G λ 0 Σc 0 = Q Λ0 Z Z- (Z Z-) (λ-z λz-) Verwenden Sie wiederum das Excel-File Plausibilitätstest, in dem diese Berechnungen schon vorprogrammiert sind. Äquivalenzleitfähigkeiten für H +, OH -, HCO - 3, CO - 3, HSO - 4, SO - 4, NO - 3, Cl -, F -, Br -, Na +, K +, Li +, Ca +, Mg +, Ba +, Fe +, Fe 3+, Al 3+, und Sr + in unendlich verdünnten Lösungen wurden aus Literaturdaten zusammengestellt (siehe Tabellenblatt Äquivalenz-LF ). Kopieren Sie aus dem SELECTED_OUTPUT von PhreeqC die ermittelten Konzentrationen der einzelnen Spezies in mol/l in das Tabellenblatt PhreeqC-Output. Unter equiv.cond. und Teilergebnisse können Sie die (vorprogrammierten) Berechnungsschritte gemäß obiger Formeln sehen (beide Blätter haben Schreibschutz, Sie können dort also nichts verändern). Im Tabellenblatt Ergebnis finden Sie das Endergebnis berechnete Leitfähigkeit. Geben Sie zusätzlich den Analysenfehler aus PhreeqC sowie die gemessene Leitfähigkeit der Analyse ein, wird im Feld Aussage für Analyse angezeigt, ob die Analyse ok ist (Fehler %), zu viele Kationen, zu viele Anionen, zu wenige Kationen oder zu wenige Anionen bestimmt wurden. Berechnete Leitfähigkeit: Aussage: Was könnte man tun, um den Analysenfehler zu minimieren? Ist diese Art der Anpassung im vorliegenden Fall zulässig - warum?

5 Übung 6 Plausibilitätstest Gruppe 3, 6 Gegeben ist folgende Wasseranalyse [Konzentrationen in mg/l]: LF 390 µs/cm temp 71.6 ph.1 pe 9.4 F.1 Cl 30 Br 0.17 N(+5) as NO3- S(+6) 1350 as SO4- C(+4) 3.5 as C Ca 5.3 K 3 Mg 0.6 Na 56 Al 48 Fe(+).5 Fe(+3) 8 Si 310 as SiO S(-) 0.3 as S- As 0.1 B.7 Ba Cd Cu Li 0.33 Mn 0.77 Ni Pb Se 0.01 Sr 0.03 Zn Berechnen Sie zunächst den Analysenfehler aus Hauptkationen und Hauptanionen nach der international geltenden Formel: 100*( cations[me q/l]- Σanions[meq/L]) percent error ( cations[me q/l] Σanions[meq/L]) Laden Sie sich hierfür das Excel File Plausibilitätstest von der Homepage zum Wasserchemischen Praktikum. Im Tabellenblatt Analysenfehler-zu-Fuß ist die Eingabemaske vorgegeben. Tragen Sie in die mit ### markierten Felder Elementname, Konzentration, Molmasse (aus der Graphik des Periodensystems im gleichen Tabellenblatt) und Wertigkeit für Hauptkationen und Hauptanionen ein. Die Konzentration in mol(eq)/l wird dann automatisch ausgerechnet als Konzentration [mg/l] : Molmasse [g/mol] * Wertigkeit. Der Analysenfehler nach obiger Formel berechnet steht in der letzten Zeile in blau. Wie hoch ist er, ist das akzeptabel? Wie hoch wäre der Analysenfehler nach der in Deutschland geltenden Formel? Berechnen Sie nun den Analysenfehler mit PhreeqC (download Input-Files ebenfalls von der Homepage) und vergleichen Sie den dort modellierten Fehler mit dem manuell berechneten. Gibt es Unterschiede und wenn ja, warum? Versuchen Sie nun die Plausibilität ihrer Analyse zusätzlich abzusichern über den Vergleich Analysenfehler berechnete / gemessene Leitfähigkeit gemäß folgendem Schema: negative Ladungsbilanz positive Ladungsbilanz Gemessene Leitfähigkeit > berechnete Leitfähigkeit Defizit an Kationen Defizit an Anionen Gemessene Leitfähigkeit < berechnete Leitfähigkeit Überschuß an Anionen Überschuß an Kationen

6 Die Berechnung der Leitfähigkeit erfolgt über die Äquivalentleitfähigkeiten einzelner Kat- und Anionen in unendlich verdünnten Lösungen und deren Wertigkeiten nach dem Kohlrausch schen Gesetz: G = 0 C - (K K ) C 1.5 G = Leitfähigkeit in der Lösung, C = Konzentration in der Lösung, 0 = Äquivalenzleitfähigkeiten K 1 and K sind Konstanten in Abhängigkeit von Temperatur, Viskosität, und Dielektrizitätskonstante des Wassers sowie der Äquivalentleitfähigkeit und Wertigkeit der einzelnen Ionen. Bei 5 C, einer Viskosität von poise, sowie einer Dielektrizitätskonstante von berechnet sich die Leitfähigkeit wie folgt: Λ Z Z- Q G (Z Z-) 1 Q (Z Z )C mit 0 C = G 0+ + G 0- und Z - c z c z G 0 - Σc und G 0 Σc c z Z c z ; = Äquivalenzleitfähigkeit λ- Σc G λ 0 Σc 0 = Q Λ0 Z Z- (Z Z-) (λ-z λz-) Verwenden Sie wiederum das Excel-File Plausibilitätstest, in dem diese Berechnungen schon vorprogrammiert sind. Äquivalenzleitfähigkeiten für H +, OH -, HCO - 3, CO - 3, HSO - 4, SO - 4, NO - 3, Cl -, F -, Br -, Na +, K +, Li +, Ca +, Mg +, Ba +, Fe +, Fe 3+, Al 3+, und Sr + in unendlich verdünnten Lösungen wurden aus Literaturdaten zusammengestellt (siehe Tabellenblatt Äquivalenz-LF ). Kopieren Sie aus dem SELECTED_OUTPUT von PhreeqC die ermittelten Konzentrationen der einzelnen Spezies in mol/l in das Tabellenblatt PhreeqC-Output. Unter equiv.cond. und Teilergebnisse können Sie die (vorprogrammierten) Berechnungsschritte gemäß obiger Formeln sehen (beide Blätter haben Schreibschutz, Sie können dort also nichts verändern). Im Tabellenblatt Ergebnis finden Sie das Endergebnis berechnete Leitfähigkeit. Geben Sie zusätzlich den Analysenfehler aus PhreeqC sowie die gemessene Leitfähigkeit der Analyse ein, wird im Feld Aussage für Analyse angezeigt, ob die Analyse ok ist (Fehler %), zu viele Kationen, zu viele Anionen, zu wenige Kationen oder zu wenige Anionen bestimmt wurden. Berechnete Leitfähigkeit: Aussage: Was könnte man tun, um den Analysenfehler zu minimieren? Ist diese Art der Anpassung im vorliegenden Fall zulässig - warum?

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