15. September 2008 1
1 Aufgabe und Lernziele... 3 2 Vorbereitung... 3 3 Einführung... 4 3.1 Grundlagen... 4 3.1.1Kohlenstoffdioxid... 4 3.2.2 Luftuntersuchungen mit Prüfröhrchen... 4 4 Praxis... 5 4.1 Messung des CO 2 Gehaltes in der Luft... 5 4.1.1 Verwendete Geräte... 5 4.1.2 Vorbereitung und Durchführung der Messung... 5 4.1.3 Auswertung und Diskussion... 5 2
1 Aufgabe und Lernziele Es soll der CO 2 Gehalt in der Luft bestimmt werden. Lernziele: Erlangung von praktischen Fähigkeiten im Umgang mit Prüfröhrchen zur 2 Vorbereitung Erarbeiten Sie sich die Grundlagen zum Praktikumsversuch im nachfolgenden Einführungsteil. Bereiten Sie sich auf die praktische Versuchsdurchführung vor, indem Sie die Versuchsanleitung durcharbeiten. 3
3 Einführung 3.1 Grundlagen 3.1.1Kohlenstoffdioxid Hauptgasanteile der Luft: Stickstoff 78,084 Sauerstoff 20,942 Argon 0,934 Kohlenstoffdioxid 0,038 Kohlendioxid kommt in der frischen Luft mit einem Anteil von etwa 0,038 Volumenprozent (=380 ppm). Untersuchungen 1 haben ergeben, dass Konzentrationen über 1000 ppm zur Erhöhung der Ermüdungswerte und zu niedrigeren Aufmerksamkeitsleistungen führen. 3.2.2 Luftuntersuchungen mit Prüfröhrchen Für die Luftuntersuchung am Arbeitsplatz, die Bestimmung kleiner Konzentrationen giftiger Gase und Dämpfe in der Atemluft sowie für die technische Gasanalyse werden die Prüfröhrchen eingesetzt. Sie gehören heute zu den klassischen Meßverfahren der Gasanalyse. Das Dräger Röhrchen Meßsystem ist eine Methode zur Messung von Schadstoffen im Boden, Wasser und in der Luft. Mehr als 500 Substanzen in unterschiedlichsten Konzentrationen können gemessen werden. Aufbau und Funktion der Dräger Röhrchen sind stets gleich. Durch das Röhrchen muss eine bestimmte Menge Luft gesaugt werden. Hierzu benutzt man die Gasspürpumpe. Durch den Kontakt mit einem Stoff reagiert das in dem Röhrchen enthaltene chemische Reagenzsystem und zeigt eine Verfärbung an. Die Höhe der Konzentration des Stoffes wird durch die Länge der Verfärbung angezeigt und kann auf einer Skala direkt abgelesen werden. Die Messung von Kohlenstoffdioxid wird durch Oxidation von Hydrazinhydrat bei Anwesenheit von Kristallviolett als Redoxindikator durchgeführt: CO 2 + N 2 H 4 NH 2 NH COOH Da die Konzentration von Kohlenstoffdioxid typischerweise im Vergleich zu anderen Schadstoffen höher ist, beeinträchtigt die Querempfindlichkeiten die Selektivität nicht. (Unter Querempfindlichkeit versteht man die Eigenschaft eines Stoffes einen anderen im Messverfahren zu beeinflussen und so das Messergebnis zu verfälschen.) 1 http://bildungsklick.de/a/59918/dicke luft in deutschlands schulen co2 konzentration in denklassenraeumen zu hoch/ (Zugriff: 15.09.2008) 4
4 Praxis 4.1 Messung des CO2 Gehaltes in der Luft 4.1.1 Verwendete Geräte Gasspürgerät Modell 19/31 Fa. Dräger CO 2 Prüfröhrchen 100 3000 ppm Fa. Dräger Messbereich 100 3000 ppm Hubzahl 10 Dauer der Messung Ca. 10 min Standardabweichung ± 10 15% Farbumschlag Weiß leicht violett/blauviolett Korrekturfaktor 1013., Umrechnungen 1 ppm CO 2 = 1,8 mg CO 2 m 3 Bei 20 C und 1013 hpa 4.1.2 Vorbereitung und Durchführung der Messung 1. Messen Sie den Luftdruck 2. Umfassen Sie mit einer Hand den Pumpenkörper des Gasspürgerätes, so dass die Pumpe mit der Grundplatte, die den Pumpenkopf trägt und als Griffschale ausgeprägt ist, sicher an Handfläche und Handballen anliegt. 3. Durch drehendes Brechen werden beide Spitzen des Prüfröhrchens in der Abbrechöhse geöffnet. Diese befindet sich neben der Öse, die die Abstandskette trägt. 4. Setzen Sie das Prüfröhrchen so in den Pumpenkopf ein, dass der Pfeil auf dem Röhrchen zur Pumpe zeigt. 5. Zum Pumpen drücken Sie den Gummibalg bis zum Anschlag zusammen (Die Luft entweicht durch das Auslassventil, das einen viel kleineren Widerstand hat als das Röhrchen) und lassen ihn dann wieder frei (Durch den entstandenen Unterdruck strömt die Luft ein). Führen Sie 10 Hübe durch. 6. Lesen Sie den Skalenwert am Messröhrchen führ den verfärbten Bereich ab. Tragen Sie Messort, Messzeitpunkt und Messergebnis in Tabelle 1 ein 4.1.3 Auswertung und Diskussion Korrigieren Sie die Messwerte unter Berücksichtigung der Luftdruckverhältnisse ( Tabelle 1). Entsprechen die Messwerte Ihren Erwartungen? Vergleichen Sie die Messwerte untereinander und mit üblichen CO 2 Werten. 5
Tabelle 1: Messwerte und Berechnungen Messung 1 Messung 2 Messort Messzeitpunkt Luftdruck, hpa Korrekturfaktor F Messwert, ppm Korrigierter Messwert, ppm Diskussion 6