Chemie Laborbericht Nr.2

30.10.00

Tobias Scharla, Matrikel-Nr. 21067

Teil A: Die Qualität des Wiegens, Probe Nr. 32

Teil B: Qualität von Volumenmessungen

Teil A:

Da das bestimmen von Massen zu den Grundlagen der Chemie, und der praktischen

Chemie, gehört, ist es wichtig den Umgang mit den verschiedenen Arten von Waagen sich

anzueignen. Zu diesem Zweck bekamen wir ein Präparateglas, bei mir mit der Nr. 32

versehe, indem 25 1-Pfennig-Stückchen enthalten waren. Die Aufgabe bestand darin,

zuerst das Glas mit Deckel und Inhalt auf der Analysenwaage und auf der

Präzisionswaage zu wiegen. Danach war das Gewicht jedes einzelnen Pfennigs zu

ermitteln. Und nun sollte das Glas mit dem Deckel gewogen werden

1.

Gewicht des Glases mit Deckel und Inhalt:

Präzisionswaage:

70,98g

Analysenwaage:

70,9913g

2. Einzelgewicht der Pfennige:

Nummer

Jahr

Prägeort

m in g

1

1950 Karlsruhe

2,0272

2

1950 Karlsruhe

2,0039

3

1972 Stuttgart

1,9998

4

1973 Stuttgart

1,9951

5

1974 Stuttgart

2,0163

6

1976 Karlsruhe

2,0070

7

1977 Stuttgart

2,0066

8

1978 Stuttgart

2,0368

9

1982 München

2,0081

10

1982 Karlsruhe

1,9715

11

1984 Stuttgart

2,0027

12

1984 Stuttgart

2,0353

13

1985 München

1,9909

14

1987 Karlsruhe

2,0048

15

1988 Stuttgart

1,9843

16

1989 Stuttgart

1,9766

17

1991 Karlsruhe

1,9948

18

1992 München

1,9970

19

1992 Karlsruhe

1,9917

20

1994 Stuttgart

1,9923

21

1995 Stuttgart

1,9777

22

1995 Hamburg

1,9861

23

1996 Stuttgart

2,0230

24

1996 Stuttgart

1,9954

25

1996 Stuttgart

2,0217

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3. Einzelgewicht des Präparateglases mit Schnappdeckel:

auf der Analysenwaage:

20,9405 g

4.

è Also muß sich dann aus den einzelnen Wiegeergebnissen der ,,leeren" Glases und

des ,,vollen" Glases , theoretisch, die Gesamtmasse der Pfennige ergeben.

Diese Wird berechnet, indem man die Masse des Glases mit Inhalt und Deckel, von

der Masse des leeren Präparateglases mit Deckel subtrahiert. Daraus folgt ein

Ergebnis von 50,508g. Die Summe der einzeln gewogenen Pfennige ist aber 50,0466g.

Daraus ergibt sich eine Differenz von 0,0042g.

Mittelwert und Standardabweichung der Einzelwiegungen

x

Der Mittelwert berechnet nach der Formel:

x

i

=

ergibt 2,0019.

n

(

xi

-

x

)²

Die Standardabweichung

s

nach der Formel

s

=

i

berechnet ergibt 0,0175g

n

- 1

All diese Werte bestätigen, daß die Analysewaage bei richtiger Bedienung ein sehr

genaues Meßinstrument bzw. Wiegeinstrument ist. Die schwankenden Meßwerte

können viele Ursachen haben.

- Die Münzen sind unterschiedlich alt, daher können sie durch Abnutzung weniger,

oder durch Verschmutzungen jeglicher Art mehr wiegen.

- Ein Grund kann auch sein, daß die unterschiedlichen Prägeanstalten einen Richtwert

von 2g ± 0,05g haben, und diese Unsicherheit, Toleranz, voll ausnutzen.

5. Berechnung des Variationskoeffizienten

Der Variationskoeffizient berechnet sich aus dem Mittelwert und der

s

Standardabweichung. Die Formel hierfür lautet

vk

=

100 . Das Ergebnis dieser

x

Formel, wenn man die vorher berechneten Ergebnisse einsetzt, ist 0,87%.

6.

Ausreißertest

Um die Ergebnisse auf falsche Werte, ,,Ausreißer", zu überprüfen, wendet man den

Ausreißertest an. Hierbei addiert man zu dem Mittelwert die Standardabweichung, die

mit einer Zahl zwischen eins und drei multipliziert wird. Wenn ein Wert dann nicht

innerhalb des Bereiches

x

±

s

3 liegt, so liegt es nahe, daß die Messung ein Ausreißer

ist.

x

+ ?

s

x

- ?

s

x

±

s

1

2,0019g + 0,0175g =

2,0194g

2,0019g - 0,0175g =

1,9844g

x

± 2

s

2,0019g + (2*0,0175)g =

2,0369g

2,0019g - (2*0,0175)g =

1,9669g

x

±

s

3

2,0019g + (3*0,0175g) =

2,0544g

2,0019g - (3*0,0175)g =

1,9494g

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Da alle meine Meßwerte zwischen 1,9715g und 2,0368hg liegen, kann ich sicher

gehen, daß keine Ausreißer bei dieser Messung dabei sind. Die Meßwerte liegen alle

im Bereich

x

± 2

s

.

7. Fazit des Ersten Teils

Bei diesem Versuch wurde deutlich, daß die Analysewaage eine sehr präzise Waage

darstellt, die von 200g bis hin zu 1mg alles sehr genau wiegt. Die Schwankungen der

Meßwerte ergeben sich ja durch oben genannte möglichen Ursachen, wie Toleranzen,

Verunreinigung oder etwa die Abnutzung der Einzelnen Pfennigstücke und der

Ausreißertest hat auch ergeben, daß ,,keine" Meßfehler enthalten sind. Die

Präzisionswaage ist auch eine genaue Waage, aber um zwei Dezimalstellen

ungenauer als die Analysewaage. Für manche Anwendungsgebiete erscheint die

Benutzung der Präzisionswaage besser, z.B. beim Wiegen von Substanzen mit einem

Gewicht von ca. 1g bis zu 10000g, bei denen es nicht auf da µg ankommt. Auf jeden

Fall muß man jeder Waage eines beachten, die herstellungsbedingte und natürliche

Unsicherheit. Bei der Analysewaage kann man davon ausgehen, daß die letzte Stelle

des Meßwertes unsicher ist, dadurch kann höchstens dann noch die vorletzte Stelle

,,wackeln", aber man muß sich immer im Klaren darüber sein, daß es nichts 100%ig

genaues gibt.

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Teil B:

Nachdem man nun den Umgang mit den Waagen kennt, soll man jetzt mit den ver-

schiedenen Volumenmeßgeräten umgehen lernen.

Dazu muß immer eine bestimmte Menge in einem Gefäß, Becherglas, Meßzylinder,

Pipette oder Bürette, abfüllen und in ein Gefäß, dessen Leergewicht bekannt ist, umfüllen

und danach abwiegen. Da diese Messungen der Volumina nicht in dem Präzisionsbereich

der Analysewaage liegen, reicht er völlig aus, hierfür die Präzisionswaage zu benutzen.

Als erstes nimmt man ein trockenen Becherglas, füllt hierein 25ml Wasser und wiegt es.

Danach mißt man die 25ml in einem Meßzylinder ab und wiegt diese 25ml dann in einem

Becherglas, dessen Gewicht bekannt ist. Nun nimmt man eine Messpipette, und überführt

damit 10ml Wasser in ein Becherglas und wiegt dies. Abschließend führt man das selbe

Prinzip wie bei der Messpipette durch, allerdings mit einer Bürette und man nimmt dazu

wiederum 25ml Wasser.

Danach soll noch der Fehler bestimmt werden, und zwar anhand der Formel:

eller Wert

experiment

-

warhrer Wert

Fehler

=

100

wahrer Wert

1. Meßergebnisse der verschiedenen Messungen:

1.2. Versuch Becherglas

Leergewicht

28,75g

Becherglas mit 25ml Wasser, gemessen

52,61g

,,wahres Volumen"

23,86g

Unterschied gemessen à gerechnet

1,14g

Fehler

4,81%

1.3. Versuch Meßzylinder

Leergewicht Becherglas

28,80g

Becherglas mit 25ml Wasser aus dem Zylinder 53,38g

,,wahres Volumen"

24,58g

Unterschied gemessen à gerechnet

0,42g

Fehler

1,71%

1.4. Versuch Pipette

Leergewicht Becherglas

28,83g

Becherglas mit 10ml Wasser aus der Pipette 38,79g

,,wahres Volumen"

9,96g

Unterschied gemessen à gerechnet

0,04g

Fehler

0,40%

1.5. Versuch Bürette

Leergewicht Becherglas

28,80g

Becherglas mit 25ml Wasser aus der Bürette 53,71g

,,wahres Volumen"

24,91g

Unterschied gemessen à gerechnet

0,09g

Fehler

0,36%

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2.

Fazit

Das Becherglas ist eigentlich nicht für die Bestimmung eines Volumens gedacht,

sondern eher zum Mischen und weiterverarbeiten von Lösungen. Das Becherglas

genießt den gleichen Stand wie ein Erlenmeyerkolben, dessen Aufgabe es ist, als

Flüssigkeitsbehältnis zu fungieren. Die Volumenanzeige ist nur ein grober Richtwert,

und deshalb nicht so genau und nicht so fein unterteilt. Der Messylinder hingegen hat

schon eine etwas genauere Einteilung, aber die Schwierigkeit besteht darin, den

unteren Meniskus genau abzulesen auf der Graduierung. Der Einsatzbereich des

Messzylinders ist, z.B. um Lösungen herzustellen, siehe Chromatographie. Genauer

hingegen ist die Pipette. Die Skalierung der Messpipette ist eingeteilt in 0,1 ml.

Pipetten sind geeignet zum Entnehmen von bestimmten Flüssigkeitsmengen aus

Behältnissen oder Lösungen. Wie nicht anders erwartet, erweist sich die Bürette als

genaustes, und sogleich teuerstes, Volumenmessgerät eines Labors. Diese hat auch

eine Einteilung in 0,1ml Schritten und zwischendrin wird interpoliert. Man kann mit der

Bürette das Volumen so exakt bestimmen, da man die Flüssigkeit, die zuviel drin ist,

tropfenweise auslaufen lassen kann, und weil die Bürette einen Schellbachstreifen an

der milchigen Rückwand hat. Dieser erleichtert einem das Abmessen von Volumina

ungemein.

Dieser Labortag zeigte, daß es unerläßlich ist, daß man die Volumenmessgeräte und

die Waagen sehr gut ablesen bzw. bedienen kann. Aber mit welcher Präzision man

arbeitet, entspricht natürlich den Versuchsvoraussetzungen, ist es eine Titration oder

eine Mischung von zwei Lösungsmitteln im Verhältnis von z.B. 3:2. Allerdings ist immer

das Ziel so genau wie möglich die Aufgabe zu erledigen.

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