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  Home / Oberstufe  / Chemie LK / Analytik 

 
 
Lernhilfe Molmassenbestimmung
Inhalt: Bestimmung der molaren Masse einer leichtflüchtigen Verbindung.
Lehrplan: Analytik
Kursart: 5-stündig

 



Molmassenbestimmung

Bestimmung der molaren Masse einer leichtflüchtigen Verbindung

Um in der empirischen Formel (CxHyOz)n die Zahl n angeben zu können, muss die Molmasse der Verbindung bestimmt werden.

Allgemeine Gasgleichung - Zustandsgleichung idealer Gase

Ein „ideales“ Gas besteht in allen Temperatur- und Druckbereichen aus Teilchen, die sich gegenseitig weder abstoßen noch zusammenlagern.

Modellvorstellung: elastische, kleinste Kugeln, die infolge ihrer thermischen Energie aufeinanderprallen. Schließt man Gase in Gefäße mit einer beweglichen Wand ein, z.B. in einen Zylinder mit Kolben, so hängt das Volumen einer Gasportion nur vom Druck p, von der Temperatur T und der Teilchenmenge n ab.

Erweiterung der allgemeinen Gasgleichung:

p0 = Normdruck: 1,013*105 N/m2

V0 = Volumen des Gases im Normzustand

T0 = Normtemperatur: 273,15 K

 

 

Gaskonstante R = 8,3143 NmK-1mol-1

allgemeine Gasgleichung 

 

Versuch (Übung): Bestimmung der molaren Masse von Magnesium:

 

 

Bestimmung der molaren Masse einer leichtflüchtigen Verbindung nach dem Prinzip der Luftverdrängung

Auswertung:

 


Dampfdichte-Bestimmung nach Victor Meyer

Dabei wird das Volumen gemessen, das der Dampf einer genau gewogenen Probe der zu untersuchenden Substanz einnimmt.

 

 

bei der Auswertung zu berücksichtigen:

p(baro) =  p(Luft)   +      p(H2O)    +    p(hydro)

                                 Sättigungsdampfdruck       hydrostatischer Druck

                                 des Wassers                       der Wassersäule

=> p(Luft) = p(baro) - p(H2O) - p(hydro)


 

Ermittlung der Summenformel aus empirischer Formel und Molekülmasse (5h)    

   

Bestimmung der Molekülmasse mit dem Massenspektrometer

 

- Ionisierung der Substanzprobe durch einen Strahl von schnellen Elektronen liefert positiv geladenen Ionen durch Herausschlagen von Elektronen

- Beschleunigung der Ionen durch ein elektrisches Feld (Abhängigkeit der Geschwindigkeit von der Masse: leichtere Ionen bekommen höhere Geschwindigkeit)

- Wenn die Spannung variiert wird, verschiebt sich der Weg der Ionen. Beim Auftreffen auf den Detektor wird ein Signal erzeugt.

Massenspektrum von n-Octan  C8H18

CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3           

 

Aufgaben zur Molekülmassenbestimmung_und zur quantitativen Elementaranalyse:

 

[1987 II 1.1] Um die Molekülmasse einer organischen Substanz zu bestimmen, wird ein Teil der zu analysierenden Substanz in einem auf 393 K erhitzten 1-Liter-Gefäß verdampft. Dabei erzeugen 1,000 g der Verbindung einen Druckanstieg von 0,545*105 N/m2. Berechnen Sie die Molekülmasse!

[Ergebnis: M = 60 u]

Lösung

 

Ein Gefäß mit 20 mg Methanol wird in einer 2,5 l fassenden, auf 80°C gewärmten Flasche zertrümmert. Das Methanol verdampft und verdrängt 18,0 cm3 Luft (Luftdruck: 0,998*105 N/m2).

Berechne die Molekülmasse von Methanol!

[Ergebnis: M = 32,7 u]

Lösung

 

Mit Hilfe des Verfahrens nach Viktor Meyer wird die Molekülmasse einer unbekannten organischen Substanz X bestimmt. Bei einer Einwaage von 0,069 g bei 220°C und 0,981*105 N/m2 entstehen 21 ml Gas.

Ermittle die Summenformel der Verbindung X, wenn die Elementaranalyse 70,6% Kohlenstoff, 5,9% Wasserstoff und 23,5% Sauerstoff (Massenprozente) ergibt!

[Ergebnis: M = 137,3 u; Summenformel: C8H8O2]

Lösung

Berechnung der Molmasse

Berechnung der Verhältnisformel

 

Summenformel: C8H8O2

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