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Quantitative Elementaranalyse - Berechnungen verständlich erklärt — Transcript

by Lehrer4U · 2,972 words · 505 segments · language en · Watch on YouTube

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0:00die quantitative organische elemente
0:01analyse herzlich willkommen zu diesem
0:04thema heute über das berühmt wurde so
0:06ungefähr 1820 1830 als ein deutscher
0:10chemiker justus von liebig diese
0:12instrumentelle methode so stark
0:14verfeinerte dass wir ziemlich gute
0:16ergebnisse erhalten konnten worum geht
0:18es heute ich werde das thema erklären
0:20und mir auch ein bisschen zeit lassen
0:21damit gründlich verstanden werden kann
0:24falls du dann auch schwierigkeiten hast
0:25also in vier minuten ist das nicht
0:26erledigt cook unten in der beschreibung
0:28wo du in hübschen kannst falls du nur an
0:31der rechnung interessiert bist folgendes
0:33macht man und form das kann man machen
0:34bei der qualitativen elemente analyse
0:36wir haben eine unbekannte verbindung
0:38geht in unserem fall ist die flüssig
0:41nennen sie abgekürzt punkt für punkt
0:43unbekannte verbindung von davy die masse
0:47haben die haben also ganz genau
0:48eingebogen und in reiner form liegt sie
0:50vor
0:50die machen wir heiß damit sie mit
0:53sauerstoff molekülen die einmal durch
0:55die gesamte apparatur hierdurch gepustet
0:59werden dann reagiert also auf gut
1:01deutsch verbrannt wird
1:02dafür brauchen auch ein katalysator
1:03hatten wir auch heiß machen meistens
1:06kupfer 2 oxid und dann kann unsere
1:08verbindung hier unten habe ist
1:10modellhaft dargestellt die strähnen die
1:13atome trennen sich voneinander und alle
1:16kohlenstoff atome unserer unbekannten
1:19verbindung lösen sich voneinander die
1:22verbindung werden überwunden und sie
1:23gehen eine neue bindung ein
1:25mit den sauerstoffatomen die hier in der
1:27umgebung sind wird das also alle atome
1:30dann hinterher
1:31nach der verbrennung im co2 sich wieder
1:33finden alle und alle wasserstoff atome
1:36und zwar unbekannten verbindung sind
1:37hinterher in gasförmigen h2o
1:41wassermolekülen trennen halle
1:43wenn da noch mehr drin sein sollte was
1:45wir vorher nicht wissen vielleicht
1:46sauerstoff atome dann wissen wir dass
1:49nicht genau wo die sind das müssen wir
1:51herausfinden
1:52wichtig ist dass du die masse der
1:54verbindung hast und dass du vorher in
1:57einem anitas qualitativen elemente
1:59analyse auch ein überblick darüber
2:00bekommen hast was für atomsorten da drin
2:02sind hier oben habe ich das ganze mal
2:06ausgemalt wie die apparatur aussieht
2:08nach liebig
2:10sauerstoff wird einmal heran gepostet es
2:12gibt hier eine verbrennung am
2:14katalysator entstehen die gase die ich
2:16dir unten gezeigt habe und co2 und h2o
2:18die an unsere atome jetzt beinhalten
2:20gehe einmal durch das erste uhr und alle
2:24wassermoleküle werden hier trennen
2:26calciumchlorid gebunden man kann sie
2:29dann sozusagen auch wiegen und alle co2
2:33moleküle die noch nicht hier trennen
2:34eingefangen wurden die gehen weiter
2:37wenn hierdurch gedrückt und werden dann
2:40im zweiten uhr angefangen natron kalk
2:44auch die kann man wiegen und hinterher
2:46geht der restliche sauerstoff und wenn
2:49noch ein paar andere sachen drin sind
2:50dann raus wichtig ist dass alle
2:54wasserstoffatome die im h2o sich
2:57befinden im ersten uhr eingefangen
3:00werden das ist ein formal diese
3:01reaktions gleichung calciumchlorid
3:04reagiert mit jeweils sechs
3:07wassermolekülen also ein hohlkreuz mit
3:0960 wassermolekülen zu einer verbindung
3:11einem hexer hydrant spiel aber keine
3:13große rolle du musst wissen alle
3:16wassermoleküle enthalten alle
3:18wasserstoffatom und die werden alle hier
3:20angefangen und die kohlenstoff atome
3:21sind alle hier im natron kalt da kann
3:23auch natronlaugenhaltige toxic plätzchen
3:27in unserem fall gemischt mit calcium
3:29oxid sind das die beiden gleichungen du
3:32siehst co2 gasförmig wird chemisch
3:35gebunden es entstehen karbonate und die
3:38halten dann das co2 zurück sodass es
3:41nicht entkommen kann
3:42das ist also der sinn der qualitativen
3:45elementar analyse
3:46die verbindung wird verbrannt und zwar
3:49tausendfach millionenfach die
3:51verbrennungsgase werden aufgefangen und
3:53getrennt voneinander gewogen indem man
3:56das ura einfach vorher und nachher wiegt
3:58dann bekommst du die masse was kriegen
4:02wir endlich am ende raus wenn man jetzt
4:03ein bisschen rom rechnet da sollte es
4:06doch möglich sein dass man wenn man die
4:09masse aller wassermoleküle hat und die
4:11masse aller co2 moleküle dass man das
4:15irgendwie in eine anzahl von atomen
4:16umrechnen kann und auch in einer anzahl
4:19von kohlenstoffatomen die man dann ins
4:21verhältnis setzen kann
4:22zu einer anzahl an wasserstoff auto und
4:24das gibt auch das ergebnis hier oben
4:26rechts mal dargestellt und mehr nicht
4:28wir kriegen raus was für ein verhältnis
4:30von kohlenstoff zu wasserstoff und
4:34vielleicht auch zu sauerstoffatom oder
4:35zu anderen dann vorliegt kann man also
4:38formal in dieser verhältnis formel dann
4:41darstellen cx hybrid4 verbindung hier
4:50gegen grün dargestellt auch wirklich zäh
4:51121 ist die könnt ihr übrigens so
4:54aussehen eine struktur formel
4:55das könnte auch das bedeutet dass ein
4:58vielfaches davon seien also alles mal
5:00zwei multiplizieren denn die formel c2
5:04h4 o2 diese summen vorwänden das molekül
5:06das könnte so aussehen hört ja auch auf
5:10das formale zahlen verhältnis eins zu
5:12zwei zahlst und auch c3 h 63 ist
5:17eigentlich ein 12 21 verhältnis könnte
5:20so aussehen
5:20das könnte auch stimmen das heißt ich
5:22will nur sagen wir kriegen mit der
5:23qualitativen elementarer nicht heraus
5:25wie unser molekül aussieht oder welche
5:28formel das molekül hat das hier
5:31milliardenfach vorliegt das sind die
5:33grenzen das klappt nicht
5:35aber man verhältnis sollten wir
5:37hinbekommen und das schauen wir uns
5:39jetzt an
5:40übrigens man macht das immer noch an
5:41schulen universitäten diesen ganzen
5:43versuchsaufbauten die ganze rechnerei
5:45obwohl das natürlich im labor heute mit
5:47sogenannten chn analysatoren auch voll
5:49automatisiert gehen würde
5:51man merkt es wenn man hier einfach wir
5:53auch eine menge über die chemie lernen
5:54kann
5:555 schritte brauchst du um zur lösung zu
5:58kommen
5:59und unten habe ich sie die aufgemalt
6:01also ganz schnell wir brauchen als
6:02erstes alle größen das bedeutet du musst
6:05den überblick was für massen eigentlich
6:07da sind was wiegt die verbindung vorher
6:08die unbekannte welche masse an wasser
6:10und co2 überhaupt entstanden
6:12manchmal werden volumina angegeben dann
6:14bräuchte man die dichte machen wir heute
6:16nicht vielleicht einen weiteren video
6:18zweitens also immer noch erst du schaust
6:20dann bitte dass alle einheiten in einer
6:24art und weise angegeben hat also dass
6:25alles in gramm angegeben wird oder alles
6:27in milligramm
6:29zweitens du guckst du dann die masse an
6:31durchsah angegeben von wasser und co2
6:33geben sollte ist sie um rechnen
6:35mit hilfe dieser formel die auch bekannt
6:38ist dass tommy dreieck stoffmenge und
6:41masse können erinnern an der umgerechnet
6:43werden tief das molekulargewicht ist und
6:45dann guckst du welche massen haben wir
6:49errechnet bitte daraus die stoffmenge
6:51von kohlenstoff und wasserstoff
6:53das geht hast du die masse von wasser
6:56hier kannst du auch die stoffmenge der
6:59wasserstoffatome sprich die anzahl der
7:02atome in unserer unbekannten verbindung
7:04die wir ja verbrannt haben berechnen das
7:05geht ich zeig dir gleich wie für
7:07kohlenstoff auch dann geht es die
7:09kleinen umweg drittens du berechnet es
7:12noch mal kurz zurück die im master von
7:14kohlenstoff und wasserstoff vergleicht
7:16mit der masse der unbekannten verbindung
7:18und prüft ob noch sauerstoff drin ist
7:19wenn wir das herausgefunden haben dann
7:22können wir das stoff mengenverhältnis
7:24ermitteln und letztendlich dass das
7:26ganze nur noch runden und dann haben wir
7:28es so es gibt übrigens da verschiedene
7:30art und weisen die späte 2 und 3 wie man
7:32das machen kann
7:33das schönste ist wenn du dir selber klar
7:35machst über die masse möchte ich zur
7:38stoff mehr gekommen und probierst es
7:39einfach selber es gibt also verschiedene
7:40wege ich stelle jetzt hier nochmal einen
7:43vor
7:44ok nach kurzen überblick bevor wir dann
7:47an die rechnerei gehen erstens wir
7:49gucken uns an welche masse der
7:51unbekannten verbindung haben wir und
7:53welche massen eine wasser und co2 sind
7:55nach der verbrennung entstanden die eine
7:57masse haben wir angegebenen gramm die
7:59anderen beiden in milligramm wenn dich
8:00erinnerst das ist schikane rechnet warum
8:02das wir alle in einer einheit haben
8:04damit man es nicht verrechnet ich habe
8:06alle in gramm umgerechnet
8:08umrechnungsfaktor ist 1000 mal 1000
8:10milligramm sind eingegangen
8:13du kannst nicht viel falsch machen wenn
8:15du viele nachkommastellen an gibst thema
8:18signifikant wenn ich jetzt nicht näher
8:19erläutern
8:20cook einfach das duale nachkommastellen
8:22auch verwendest die in der aufgabe
8:24angegeben sind dann kommen wir zum
8:25zweiten schritt die master hilft uns
8:27nicht viel
8:28wir gucken wenn wir uns sagt co2
8:31moleküle haben und wissen was der wiegt
8:32dann machen wir den sozusagen jetzt mal
8:35aufwerfen die moleküle raus und gucken
8:37welche anzahl da drin ist mathematisch
8:40emig heißt dass die masse wird in eine
8:42anzahl in eine stoffmenge angegeben in
8:45mol umgerechnet und für wasser auch aus
8:49der masse von wasser gucken wir welche
8:52anzahl an wassermolekülen ist den tränen
8:55der von uns ermittelten masse das finden
8:59wir raus ist berechnet der auch gleich
9:00und dann können wir bei der windkraft
9:02gleich einmal umdenken wenn wir jetzt zb
9:04vier moleküle co2 haben dann wissen wir
9:08das entspricht auch vier atomen
9:10kohlenstoff in vier molekülen co2 sind
9:13auch vier atome kohlenstoff vorhanden
9:16das ist nur logisch denn in jedem einen
9:18co2 moleküle ist auch ein
9:20kohlenstoffatom vorhanden und den 0,03
9:23mol co2 sind auch 003 mol kohlenstoff
9:27atomen drin bei wasser machen wir uns
9:30die überlegung auch aber in einem
9:32wassermolekül h2o sind ja zwei
9:35wasserstoffatome also sind in vierhartz
9:39fühlen viermal 28 wasserstoffatome 1 2 3
9:454 5 6 7 8 drin
9:46dh die stoffmenge von wasser die wir
9:49ermitteln
9:49nehmen wir mal zwei an die stoffmenge an
9:51wasserstoff okay das ist schon zwei
9:54drittel des ergebnisses
9:55wir haben jetzt schon die stoffmengen
9:57also die anzahl der atome und sehen dann
9:59schon von wem er trainers jetzt gucken
10:03wir aber was die wegen und prüfen ob
10:05noch mehr in der verbindung trennen ist
10:06dh die stoffmenge von wasserstoff
10:08kohlenstoff können wir uns zur bekannte
10:10formel mal eben stelle nochmal in einem
10:12masse zurückrechnen was wiegen
10:15eigentlich die anzahl an haar und c atom
10:16die beiden massen von hsc addieren wir
10:20vergleichen sie mit der masse die usa
10:22begeben da unbekannten verbindung wenn
10:24die identisch sind
10:25dann wissen wir haben alles dann hat man
10:28die lösung wir haben alle a und c atom
10:31und in der verbindung ist sonst nichts
10:33dran und wäre es zb ein alkan die
10:35unbekannte verbindung aber bei uns ist
10:38das der fall wenn wir die wegen und
10:41stellen fest in der eu die unbekannte
10:43verbindung ist ja schwerer gewesen
10:45da fehlt was dann könnte man sagen ist
10:48jetzt von mir nochmal so sinngemäß
10:49gezeichnet die differenz der massen muss
10:54dann eine tritten atome sorte
10:56entsprechen
10:56das heißt in unserer verbindung ist
10:58anscheinend nicht nur kohlenstoff und
11:00wasserstoff drin wäre mir die massen
11:01berechnet es ist mir noch etwas drittes
11:03drin vielleicht sauerstoff atome da
11:06kommen dann die vorprobe wieder die uns
11:08das hoffentlich verraten hat oder alle
11:10anderen atome ausgeschlossen hatte diese
11:13masse an sauerstoff rechnet bei um in
11:15eine stoffmenge und dann haben wir alle
11:16drei stoffmengen hcn die ins verhältnis
11:19zueinander setzen und haben dann
11:22synchrone die lösung der sache die oft
11:24noch falsch gemacht wird ist dass man
11:26die brüche falsch bildet wenn wir zum
11:29beispiel vier zu 8 zu 2 ein verhältnis
11:31haben kann man das hier kürzen
11:33das heißt die kleinste zahl kommt jemand
11:35den nenner wenn wir zwei haben bei
11:38sauerstoffatomen stoffmenge 2 mol das
11:40natürlich wieso dann gucken wir wie oft
11:42passt die anzahl in die kohlenstoffatome
11:43rein also mathematisch die stoffen der
11:48kohlenstoff atome geteilt durch die
11:49stoffmenge sauerstoff 4 durch zwei sind
11:51zwei bei wasserstoff teilen wir auch
11:53durch die kleinste anzahl 80 2004 und
11:57dann wissen wir was im verhältnis von
11:58zwei zu 42 diesen beispielen das heißt
12:02das wäre unser ergebnis c 241 oder ein
12:07vielfaches davon genommen im
12:10gesamtüberblick und jetzt rechnen wir so
12:13aus erst beginnen um alle schritte durch
12:17wir ermitteln die stoffmenge von
12:20kohlenstoff und wasserstoff also dass
12:22hier werden wir jetzt berechnen was sie
12:23hier gelb eingekreist habe
12:24wir machen müssen überblick wir haben
12:26die masse der unbekannten verbindung und
12:28die masse der beiden entstanden produkte
12:31und recht und die masse von co2 mit
12:33hilfe dieser formel stoffmenge ist
12:35gleichem masse durch molekulargewicht
12:37rom die stoffmenge also die anzahl der
12:40co2 moleküle angegeben in mol en es
12:43gleich masse co2 durch molekulargewicht
12:45co2 jammer die master die es gegeben
12:47das molekulargewicht von co2 groß
12:50erklärt kurz das ist 44 gramm pro mol
12:53das molekulargewicht siehst du hier von
12:56co2 der fuchs ins periodensystem
12:58kohlenstoff hat ein molekulargewicht von
13:0012 kompromiss aus stoff von 16 ungefähr
13:03als das molekulargewicht von co2 ist
13:06molekulargewicht von c++ 12 + 16 + 16
13:10ergibt 44 gramm pro mol sagt ihr aus
13:13dass der umrechnung hat von einer masse
13:15in eine stoffen männer sehr gut geeignet
13:1844 gramm co2 entsprechend der anzahl
13:21einem co2 wir haben aber nicht 44 gramm
13:26co2 wir haben 000 675 gramm co2 also
13:30drei satz entspricht an dieser anzahl
13:32den mol
13:33wir sind hier das haben wir jetzt
13:36ausgerechnet
13:36und da wir wissen dass in einem co2
13:39moleküle ein kohlenstoffatom trainer ist
13:41können wir auch direkt sagen das ist
13:42auch gleichzeitig die anzahl in mol der
13:45kohlenstoffatome das ganze machen wir
13:47jetzt auch für wasser wasser h2o ist
13:50gegeben deswegen orange umrandet von mir
13:53wir rechnen jetzt auch die masse mit
13:55dieser formel um hier ist die masse über
13:57das molekulargewicht das für h2 18
14:00control 16 prozent plus 1 mit hilfe der
14:05form asse einsetzen molekulare besetzt
14:08und erhalten dann die stoffmenge von h2o
14:12molekülen also soviel mol h2o sind
14:14entstanden
14:15da sind alle unsere wasserstoffatome
14:17drin also achtung in einem wassermolekül
14:21sind jeweils zwei wasserstoffatome drin
14:24das heißt wir können jetzt um die
14:26stoffmenge der wasserstoffatome zu
14:28bekommt
14:29diesmal müssen alles mit zwei
14:31multiplizieren und das ist nur die
14:34stoffmenge der wasserstoffatome in
14:38unserer unbekannten verbindung und die
14:40beiden können wir direkt ins verhältnis
14:42setzen und sehen schon das stimmt auch
14:44das gut wenn das erhältst dass wir mehr
14:47wasserstoff atome haben als kohlenstoff
14:50atome das wünsche ich dir dass du das
14:52haus findet wenn du sowas meinem test
14:53hast denn meistens stimmt dass es gibt
14:55kaum eine verbindung in der du mehr
14:57kohlenstoff atome als wasserstoff atome
14:58hast gleich viel ist schon selten
15:01weiter geht's wir wollen jetzt
15:05herausfinden ob in der verbindung noch
15:07sauerstoff drin ist oder was anderes
15:09hier stets wir berechnen jetzt mal kurz
15:12die masse von kohlenstoff und die masse
15:13von wasserstoff was haben wir eben
15:15ausgerechnet erinnere dich die
15:16stoffmenge ein kohlenstoffatom eben
15:19berechnet und mit hilfe der formel masse
15:23ist gleich stoffmenge mal
15:25molekulargewicht rechnen wir es zurück
15:27dass die masse von kohlenstoff ist
15:30gleich die stoffmenge von kohlenstoff
15:33mal macht er keine fehler mal das
15:35molekulargewicht von kohlenstoff das
15:38sind 12 kompromiss
15:39dann hast du die masse der
15:41kohlenstoffatome die in der unbekannten
15:43verbindung drin waren haben sie zurück
15:46gerechnet das gleiche machen wir auch
15:49für wasserstoff achtung die masse der
15:52wasserstoff atome ist gleich die
15:53stoffmenge der wasserstoffatome im
15:55berechnet mal also x dem
15:58molekulargewicht von einem
16:00wasserstoffatom also ein kran promille
16:02dann haben wir die beiden und die legen
16:04wir jetzt sozusagen hier auf die waage
16:06die beiden maßen das heißt wir addieren
16:08sie und vergleichen sie mit der masse
16:11der unbekannten verbindung das hier sind
16:14wir das habe ich gemacht die beiden
16:15massen addiert ergibt das ergebnis und
16:19du siehst schon die zahl ist kleiner als
16:21die masse der unbekannten verbindung die
16:23differenz muss eine weitere atome sorte
16:26sein
16:27das sind meistens sauerstoff atome und
16:30das verrät an die aufgaben in geelong
16:31habe ich gemacht masse kohlenstoff plus
16:33maße wasserstoff hier sind dass das
16:35ergebnis der unbekannten verbindung
16:38siehst du hier und jetzt rechtlich masse
16:40unbekannte verbindung - die anderen
16:42beiden massen und die differenz habe ich
16:44ihn notiert das ist dann die masse der
16:46sauerstoff atome da ist gut nur sind wir
16:50fast am ziel
16:51verrechnet die jetzt noch eine
16:53stoffmenge um das heißt da bitte
16:55überblick bewahren immer überlegen wo
16:56sind wir gerade um die stoffmenge der
16:59sauerstoff atome zu bekommen hier in
17:01sauerstoff atome musst du die eben
17:03ermittelte masse von sauerstoffatom
17:05geteilt durch das molekulargewicht eines
17:08sauerstoff atoms 16 gramm pro mol
17:10rechnen und bekommst dann endlich die
17:14stoffmenge die sauerstoffatome und jetzt
17:15hast du es geschafft wir notieren sie
17:19und schreiben uns alle endlich hin und
17:22dann zeigt sich hat ganz am ende
17:24ob das richtig gemacht hast oder werden
17:26fehler drin ist hier ist die stoffmenge
17:28der kohlenstoffatome hier der
17:30wasserstoff und hier der sauerstoff
17:32atome jetzt müssen wir gucken weil das
17:34siehst du ja hier nicht was ist das
17:36eigentlich für ein verhältnis wenn du es
17:38kürzt du teilst also mittels die
17:40kleinste zahl hier meistens sauerstoff
17:43und koks wie oft geht diese stoffmenge
17:45die du gleich eins setzt eigentlich
17:47reinem kohlenstoff wasserstoff
17:49kohlenstoff durch stoffmenge sauerstoff
17:51da kommt raus 1,99 das ist super das
17:55noch kleine messfehler trainer runden
17:56wir auf 2 also es sind dann für jedes
17:59sauerstoffatom in der verbindung sind
18:02zwei die doppelte anzahl an kohlenstoff
18:04atomen drin bei wasserstoff nehmen auch
18:07die stoffmenge und dividieren die bitte
18:08durch die anzahl der sauerstoff atome
18:11wieder und dann siehst du das für jedes
18:15eine sauerstoff atome und hochgebildet
18:16hast sechsmal so viele wasserstoffatome
18:18drin sind also ein verhältnis von 66 und
18:22dann haben wir unsere unbekannte
18:23verbindung hört auf die verhältnis
18:26formel 2 h 6 oder 12 zu 6 zu 1 vielfach
18:31es könnte auch sein aber ich hab's mal
18:33zwei genommen
18:33probiert das mal aus c4 hat zwölf o2
18:37konnte ich nicht zeichnen das wird es
18:39wohl nicht sein
18:40das ist wohl tatsächlich die formel 2 6
18:42zu 1 und da gibt es da zwei
18:44möglichkeiten
18:45vielleicht findest du noch mehr nicht
18:47diese formel wird wohl lauten c2 a61 wie
18:51die verbindung aus sieht hier im modell
18:54verknüpft sind die atome hier in der
18:56struktur formel das verrät ihr nicht die
18:59qualitative elemente analyse doch dafür
19:02braucht er noch weiter informationen
19:04über die molekül masse das ist ein neues
19:07thema so langes ding fast 20 minuten ich
19:11hoffe es war nicht umsonst und du hast
19:13etwas mehr verstanden als vorher viel
19:16erfolg probier's mal ausgemalt die
19:18massen von oben und rechnet selber noch
19:21mal durch ob du darauf kommst viel
19:23erfolg bei allem und bis zum nächsten
19:24mal
19:26[Musik]

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