Verfahren nach Dumas

Über das Verfahren nach Dumas lässt sich ähnlich wie nach dem Verfahren nach Victor Meyer die molare Masse einer verdampfbaren Flüssigkeit bestimmen. Die Methode hat heute allerdings nur noch eine didaktische Bedeutung für die Chemikerausbildung bzw. den Chemieunterricht.

Grundlagen

Unter Anwendung der allgemeinen Gasgleichung für ideale Gase lässt sich über das Volumen und die Masse der verdampften Flüssigkeit die molare Masse berechnen.

$ p \cdot V = n \cdot R\cdot T $
$ p \cdot V = \frac{m}{M} \cdot R\cdot T $

Löst man diese Gleichung nach der molaren Masse M auf, so gilt:

$ M = \frac{m\cdot R \cdot T}{p\cdot V} $

Hierbei ist m die Masse der Substanz, R die allgemeine Gaskonstante, T die Temperatur des Gasvolumens in Kelvin, p der Druck des Gasvolumens und V das Volumen des Gases.

Mit $ R = 8{,}314472\;\frac{\mathrm{J}}{\mathrm{mol\,K}} $ ist die Temperatur T in Kelvin, der Druck p in Pascal und das Volumen V in m3 anzugeben. Die Masse m kann in g oder kg angegeben werden, dementsprechend ist die Einheit für die molare Masse M g/mol oder kg/mol.

Verfahren

Ein Glaskolben, der eine ausgezogene Glasspitze hat, wird gewogen und danach in einem Heizbad, z. B. Wasser, leicht erwärmt. Danach wird der Kolben dem Heizbad entnommen und die Glasspitze in die zu untersuchende Flüssigkeit getaucht. Beim Abkühlen wird die Flüssigkeit in den Kolben gezogen. Nun wird der Kolben wieder in das Heizbad getaucht, bis die Flüssigkeit vollständig verdampft ist. Danach wird die Glasspitze zugeschmolzen. Nach Entnahme aus dem Heizbad wird der Kolben auf Zimmertemperatur abgekühlt, getrocknet und gewogen. Der Kolben wird danach mit der zugeschmolzenen Glasspitze in Wasser getaucht und die Spitze abgebrochen, wobei sich nun der Kolben durch den Unterdruck (die verdampfte Substanz ist wieder kondensiert) nahezu vollständig mit Wasser füllt. Das Volumen des in den Kolben gezogenen Wassers wird mit einem Messzylinder bestimmt.

Zur Auswertung sind folgende Rechenschritte notwendig:

  • Das Volumen des Kolbens und damit das Volumen V der gasförmigen Substanz entspricht dem Volumen des Wassers im Kolben.
  • Die Masse des leeren Kolbens ergibt sich aus der Differenz des zu Beginn gewogenen Kolbens und der Masse der Luft im Kolben, die sich aus der Dichte der Luft (unter Berücksichtigung von Druck und Temperatur) und dem Volumen ergibt, berechnen.
  • Die Masse m der Substanz ergibt sich aus der Differenz des Kolbens nach dem Zuschmelzen und des leeren Kolbens.

Als Druck p wird der Luftdruck genommen, der beim Zuschmelzen herrschte. Die Temperatur T ist die des Heizbades in Kelvin.

Literatur

  • Wolfgang Gottwald, Werner Puff: Physikalisch-chemisches Praktikum. VCH, Weinheim 1987, ISBN 3-527-26498-1, S. 31 ff.
  • H. Böhland: Chemische Schulexperimente Band 5: Allgemeine, physikalische und analytische Chemie. Verlag Harri Deutsch Thun, Frankfurt 1979, ISBN 3-87144-358-1, S. 33 ff.

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