Diese Arbeit stellt einen Versuch vor, in dessen Rahmen die Diffusionskoeffizienten zweier wässriger Salzlösungen mit Hilfe der optischen Methode nach Wiener bestimmt wurden. Hierzu wurden zwei unterschiedlich konzentrierte (1M und 0,5M) CaCl2-Lösungen verwendet. Hierbei werden sowohl Aufbau, Durchführung und Auswertung des Versuchs präsentiert.
Unter der Diffusion wird der Transport von Molekülen von einem höher konzentrierten Medium in ein niedriger konzentrierten und umgekehrt verstanden. Dieser Prozess läuft solange, bis das Konzentrationsgefälle zwischen den beiden Lösungen ausgeglichen wurde. Solange dieses noch besteht, bewegen sich mehr Moleküle in Richtung der niedrigeren Konzentration als umgekehrt. Die Diffusion kann mittels der Brownschen Molekularbewegung erklärt werden: Darunter wird die Wärmebewegung von Teilchen in Flüssigkeiten bezeichnet. Die Diffusionsgeschwidigkeit ist proportional zur herrschenden Temperatur. Der Diffusionsvorgang hängt vom Teilchenfluss J ab. Der Teilchenfluss J wird mit dem ersten Fick´schen Gesetz beschrieben.
Inhaltsverzeichnis
- Einleitung
- Aufgabenstellung
- Theoretische Grundlagen
- Versuchsaufbau
- Versuchsdurchführung
- Messwerte
- Auswertung
- Vorarbeiten
- Berechnung von Brechungsgradienten und x
- Auftragung Brechungsgradient gegen x
- 1M CaCl₂-Lösung
- 0,5 M CaCl₁₂-Lösung
- Ermittlung des Brechungsindexunterschieds An zwischen Wasser und Salzlösung
- Bestimmung mit Hilfe eines Refraktometers
- Bestimmung der Brechzahldifferenz durch Integration
- Bestimmung des Diffusionskoeffizienten aus der zeitlichen Änderung des maximalen Brechungsgradienten
- 1 M CaCl₂-Lösung
- 0,5 M CaCl₂-Lösung
- Bestimmung des Diffusionskoeffizienten aus den einzelnen zur Zeit t ermittelten Datensätzen
- 1M CaCl₂-Lösung
- 0,5M CaCl₂-Lösung
- Zusammenfassung und Diskussion
- Literatur
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Dieser Versuch zielt darauf ab, die Diffusionskoeffizienten zweier wässriger Salzlösungen mit Hilfe der optischen Methode nach Wiener zu bestimmen. Es werden zwei unterschiedlich konzentrierte (1 M und 0,5 M) CaCl₂-Lösungen verwendet, um die Diffusion von Salzen in Wasser zu untersuchen.
- Bestimmung der Diffusionskoeffizienten von CaCl₂-Lösungen
- Anwendung der optischen Methode nach Wiener
- Untersuchung des Einflusses der Konzentration auf die Diffusionsgeschwindigkeit
- Analyse des Brechungsindex-Gradienten in der Lösung
- Anwendung des ersten und zweiten Fick'schen Gesetzes zur Beschreibung der Diffusion
Zusammenfassung der Kapitel
Die Einleitung erläutert die Aufgabenstellung des Versuchs, die Diffusionskoeffizienten von CaCl₂-Lösungen mit Hilfe der optischen Methode nach Wiener zu bestimmen. Die theoretischen Grundlagen beleuchten das Phänomen der Diffusion, die Brownsche Molekularbewegung, die Fick'schen Gesetze und die Refraktometrie.
Im Kapitel "Versuchsaufbau" wird die schematische Darstellung der Versuchsapparatur gezeigt, die aus einem Laser, einer Zylinderlinse, einem Spalt, einer Küvette und einem Schirm besteht. Die Versuchsdurchführung beinhaltet die Schritte zur Vorbereitung der Lösungen, das Befüllen der Küvette und die Durchführung der Messungen.
Die Auswertung des Versuchs beinhaltet die Berechnung der Brechungsgradienten, die Auftragung des Brechungsgradienten gegen die Ortskoordinate, die Ermittlung des Brechungsindexunterschieds zwischen Wasser und Salzlösung, die Bestimmung des Diffusionskoeffizienten aus der zeitlichen Änderung des maximalen Brechungsgradienten und die Bestimmung des Diffusionskoeffizienten aus den einzelnen zur Zeit t ermittelten Datensätzen.
Schlüsselwörter
Diffusion, optische Methode nach Wiener, CaCl₂-Lösung, Brechungsindex, Brechungsgradient, Fick'sche Gesetze, Konzentrationsgradient, Teilchenfluss, Diffusionskoeffizient, Refraktometrie
Häufig gestellte Fragen
Was ist das Ziel des Wiener-Versuchs?
Ziel ist die Bestimmung der Diffusionskoeffizienten von wässrigen CaCl2-Lösungen mittels einer optischen Methode.
Wie wird Diffusion in dieser Arbeit definiert?
Als Transport von Molekülen entlang eines Konzentrationsgefälles, angetrieben durch die Brownsche Molekularbewegung.
Welche Rolle spielt der Brechungsindex bei dieser Methode?
Die Konzentrationsänderung führt zu einer Änderung des Brechungsindex, die optisch gemessen werden kann, um den Diffusionsvorgang zu verfolgen.
Welche Gesetze beschreiben den Teilchenfluss?
Der Teilchenfluss J wird durch das erste Fick’sche Gesetz beschrieben, das den Fluss proportional zum Konzentrationsgradienten setzt.
Welche Konzentrationen wurden untersucht?
Es wurden zwei unterschiedlich konzentrierte Calciumchlorid-Lösungen verwendet: 1M und 0,5M.
- Citation du texte
- Sadik Mejid (Auteur), 2015, Diffusionskoeffizienten wässriger Salzlösungen. Wie können sie nach Wiener festgestellt werden?, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/475222
