Versuch 5.4 Tests für des Lambert Beer`sche Gesetz

Versuch 5.4
Tests für des Lambert Beer’sche Gesetz
Sele Alexander , E 24, 16.11.2004
a)
Einleitung
In diesem Versuch wurden Absorptionen von Lösungen mittels Photospektrometer
bestimmt und Tests für das Lambert Beer’sche Gesetz durchgeführt. Die Beziehung
A= ε*d*c nennt man das Lambert Beer’sche Gesetz. Die Absorpion einer Lösung ist
proportional zur Schichtdicke und zur Konzentration der Lösung. Sie ist aber auch
Abhängig von der Art der absorbierten Moleküle. Diese Abhängigkeit wird durch den
Proportionalitätsfaktor e ausgedrückt.
Zur Durchführung der Tests wurde eine Verdünnungsreihe hergestellt, deren
Absorption gemessen wurde.
Material und Methoden
-
19 Reagenzgläser
-
Photospektrometer (Perkin-Elmer)
-
Kaliumpermanganat (KMnO4)
-
Wasser (H2O)
Versuchsdurchführung
6 mg KMnO4 wurden in 100 ml Wasser gelöst. Davon wurde ein Reagenzglas gefüllt
und ⅔ dieser Lösung in ein zweites gegeben das mit ⅓ Wasser aufgefüllt wurde.
Dies
wurde
mit
sämtlichen
weiteren
Reagenzgläsern
wiederholt
bis
eine
Verdünnugsreihe von 19 Lösungen entstand. Die Lösungen wurden nach diesem
Schema verdünnt und verloren an Farbintensität. Jedes dieser Reagenzgläser wurde
nun mittels Photospektrometer auf die Absorption überprüft. Die Absorption wurde
bei 526 nm gemessen, da hier das Maximum der Absorption erwartet wurde. Dies
wurde so oft wiederholt bis die Absorption nicht mehr sichtbar war.
Resultate und Diskussion
Die Konzentration von 6mg KMnO4 in 100 ml Wasser beträgt 0.00038mol/L. Die
weiteren Konzentrationen nehmen mit dem Faktor ⅔ ab. Die Konzentrationen und
Absorptionen der jeweiligen KMnO4 Lösungen sehen wie folgt aus:
Konzentration
Absorption
9.88467E-06
0.07
0.00038
1.85
6.58978E-06
0.047
0.000253333
1.56
4.39319E-06
0.03
0.000168889
1.1
2.92879E-06
0.021
0.000112593
0.775
1.95253E-06
0.013
7.50617E-05
0.511
1.30169E-06
0.008
5.00412E-05
0.337
8.6779E-07
0.004
3.33608E-05
0.225
5.78527E-07
0.002
2.22405E-05
0.153
3.85685E-07
0.001
1.4827E-05
0.104
2.57123E-07
0
X Variable 1 Line Fit Plot
1.8
1.6
1.4
Y
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
0
0.00005
0.0001
0.00015
0.0002
0.00025
0.0003
X Variable 1
Eingetragen in eine Grafik lässt sich erkennen, dass die gemessenen Punkte
annähernd auf einer Geraden liegen. Durch eine lineare Regression lässt sich die
Steigung dieser Gerade berechnen: 6323.148637. Die Steigung dieser Geraden
entspricht ∆A/∆c und somit dem Proportionalitätsfaktor ε. Der y-Achsenabschnitt
sollte in der Theorie durch den Ursprung gehen. Dies wurde in diesem Beispiel bis
auf zwei Kommastellen genau erreicht.
y-Achsenabschnitt
0.008814372
Steigung Epsilon
6323.148637
b)
Einleitung
In einem zweiten Versuch wurden nun erneut Tests für das Lambert Beer’sche
Gesetz durchgeführt. Hier wird eine Verdünnungsreihe von I2 hergestellt, allerdings
nicht im Verhältnis 1:2 wie im Versuch a), sondern im Verhältnis 1:1.
Material und Methoden
-
7 Reagenzgläser
-
Iod (I2)
-
Kaliumiodid-Lösung (KI-Lösung)
-
Photospektrometer
-
Wasser (H2O)
Versuchsdurchführung
4mg I2 wurden in 100 ml einer 0.05 M KI-Lösung gelöst. Für eine KI-Lösung wird
0.8301 g KI in 100 ml Wasser benötigt. Wieder wurde eine Verdünnungsreihe
hergestellt. Dabei wurde das erste Reagenzglas gefüllt und ½ dieser Lösung in ein
zweites gegeben das mit der selben Menge Wasser aufgefüllt wurde. Dies wurde mit
sämtlichen weiteren Reagenzgläsern wiederholt bis eine Verdünnugsreihe von 7
Lösungen entstand. Die Lösungen wurden verdünnt und verloren an Farbintensität.
Jedes dieser Reagenzgläser wurde nun mittels Photospektrometer auf die
Absorption überprüft. Die Absorption wurde bei 353 nm gemessen, da hier das
Maximum der Absorption erwartet wurde. Dies wurde so oft wiederholt bis die
Absorption nicht mehr sichtbar war.
Resultate und Diskussion
Die Konzentration der farbgebende Spezies (KI-Lösung) ist bei der ersten Lösung
0.05 und nimmt mit jeder weiteren Lösung mit dem Faktor ½ ab. Die Absorptionen
und Konzentrationen ergeben sich wie folgt:
Absorption
Konzentration
0.05
1.224
0.025
0.693
0.0125
0.37
0.00625
0.158
0.003125
0.062
0.0015625
0.02
0.00078125
0.003
X Variable 1 Line Fit Plot
1.5
Y
1
0.5
0
0
0.02
0.04
X Variable 1
0.06
Wieder wird eine lineare Regression durchgeführt und es lässt sich ein e-Wert von
25.17362295 berechnen.
y-Achsenabschnitt 0.004614943
Steigung
25.17362295
Antworten zu Kontrollfragen
I2 muss in einer KI_Lösung gelöst werden, weil I2 nicht oder nur teilweise in Wasser
löslich ist. Wasser ist ein polares Lösungsmittel und kann nur zum Lösen von polaren
Substanzen verwendet werden. I2 ist aber unpolar und muss deshalb in KI-Lösung
gelöst werden. Es entsteht ein Salz, das danach in wasser gelöst werden kann:
I2 + KI(aq)  I3-(aq) + K+(aq)
Die Lösungsfarbe wird von I3- bestimmt. Die Messpunkte befinden sich wieder in
einer Gerade, wie es nach dem Lambert Beer’schen Gesetz gilt.
Versuch 2.19
Einleitung
In diesem Versuch sollen erneut Tests für das Lambert Beer’sche Gesetz
durchgeführt werden. Durch Messen der Absorption einer Lösung, deren
Konzentration verändert wird, soll gezeigt werden, dass die Messpunkte in einem
Diagram, dessen x-Achse die Konzentration und dessen Y-Achse die Absorption ist,
auf einer Geraden liegen. Das sagt das Lambert Beer’sche Gesetz.
Material und Methoden
-
Kupfersulfat (CuSO4)
-
Amoniak (NH3)
-
Pippette
-
Wasser (H2O)
-
5 Reagenzgläser
-
Photospektrometer
Versuchsdurchführung
Zuerst wurde eine 0.05 M CuSO4-Lösung hergestellt. Das im Labor vorhandene
CuSO4 5H2O besitzt eine Molmasse von 249.6856 g/L. Dies entspricht 0.624 g pro
50 ml.
Eine 1M NH3-Lösung wird folgendermassen hergestellt: Eine 25 %-ige NH3
entspricht 25g in 100 g. Mit der Dichte 0.91 entsprechen 910 g einem Liter und damit
227.5 g NH3. Eine 1M NH3-Lösung enthält 17g NH3/L, damit entsprechen 227.5g
13,4M. Mit der Gleichung (c1v1=c2v2) erhält man für 3,74ml, die in 50 ml gelöst
werden.
Nun werden 5 Reagenzgläser mit 1,2,3,4 bzw. 5 ml 0.05 M CuSO4-Lösung gefüllt
und je 5ml 1M NH3-Lösung hinzu gegeben und schliesslich das Volumen mit H2O auf
10 ml ergänzt.
Die Lösungen werden nun mittels Photospektrometer beim vorher bestimmten
Absorptionsmaximum von 605 nm gemessen.
Resultate und Diskussion
Die Konzentration von CuSO4 beträgt zu Beginn 0.005 M, da die 0.05 M CuSO4 mit 9
ml verdünnt wird. Dies berechnet sich mit der Formel c1v1=c2v2 auch für die
folgenden Konzentrationen. Hier sind die Konzentrationen und die entsprechenden
Absorptionen aufgetragen:
0.201
0.005
0.424
0.01
0.638
0.015
0.897
0.02
1.084
0.025
Nach dem Lambert Beer’schen Gesetz sollte die aufgetragene Gerade durch den
Ursprung gehen. Hier wurden aus den Messpunkten eine lineare Regression
durchgeführt und der y-Achsenabschnitt berechnet. Es stellt sich heraus dass die
X Variable 1 Line Fit Plot
1.5
Y
1
0.5
0
0
0.005
0.01
0.015
0.02
0.025
0.03
X Variable 1
Messungen bis 1 Stelle hinter dem Komma mit der Theorie übereinstimmen. Der yAchsenabschnitt ist -0.0229. Das entsprechende ε erhält man durch die Steigung
dieser Geraden (dA/dc). Ihr wert 44.78.
y-Achsenabschnitt
-0.0229
Steigung
44.78
Antworten zu Kontrollfragen
Die Extinktion einer CuSNH3 ist 0,78. Dann ist die dazugehörige Konzentration:
c= A/(ε*d), d=2cm
 C= 0.00871 M Lösung
Die Reaktion läuft folgendermassen ab:
Cu(NH3)32+ + NH3  Cu(NH3)42+
Wenn die Reaktion nicht vollständig nach rechts verschoben ist, ist der Anteil an
Cu(NH3)42+ kleiner. Da dieses Teilchen für die Färbung verantwortlich ist, wäre die
Färbung der Lösung weniger intensiv und damit wäre die Absorption geringer. Die
Steigung der Geraden wäre dann kleiner.