V7 - Dissoziationsgleichgewicht von N2O4 PDF

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Protokoll V7...

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Versuch 7 Dissoziationsgleichgewicht von N2O4 von Alexander Spreinat Maximilian Rybarczyk Assistent: Martin Kaßel Versuchsdurchführung: 14.11.2014 1. Abgabe: 21.11.2014 2. Abgabe: 05.12.2014 3. Abgabe: 19.12.2014

kJ ∆R H[ mol ] kJ ∆R G[ mol ] J ∆R S[ mol]·K ]

Experimenteller Wert 65, 8 ± 11, 7 4, 80 ± 1, 23 207 ± 43, 4

Literaturwert 57, 20 4, 73 175, 83

Die experimentell ermittelten Werte zeigen alle eine Abweichung vom Literaturwert. Dabei sind alle ermittelten Werte größer, als die Literaturwerte. Diese liegen werden jedoch durch die Fehlerintervalle erfasst. Am Besten wurde die freie Enthalpie mit einer Abweichung von 1,4% bestimmt, gefolgt von der Entropie mit 7% und der Enthalpie mit 15% Abweichung.

Inhaltsverzeichnis 1 Zum Experiment 1.1 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2 Versuchsaufbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3 Durchführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3 3 3 4

2 Auswertung 2.1 Bestimmung des Absorptionsspektrums . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2 Bestimmung der Gleichgewichtskonstanten . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3 Bestimmung der thermodynamischen Größen der Reaktion . . . . . . . .

5 5 6 17

3 Fehlerbetrachtung 3.1 Fehlerbetrachtung der thermodynamischen Größen der Reaktion . . . . .

19 25

4 Diskussion

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1 Zum Experiment

Versuch 7

1 Zum Experiment 1.1 Einleitung Bei diesem Versuch wurde die Gleichgewichtskonstante Kp für die Dissoziation von N2O4 zu NO2 bestimmt. Dazu wurde die Änderung der Intensität eines Lichtstrahls bei unterschiedlichen Temperaturen und Drücken gemessen. N2O4 ⇋ 2NO2 Aufgrund der elektronischen Eigenschaften von NO2 kann es leicht angeregt werden. Die Änderung der Intensität kommt dadurch zustande, dass das Absorptionsspektrum von NO2 im sichtbaren Bereich liegt. N2O4 absorbiert ebenfalls elektromagnetische Strahlung, allerdings erst im UV-Bereich. Neben der Gleichgewichtskonstante Kp wurden außerdem die thermodynamischen Größen ∆R H 0 , ∆R G0 und ∆R S 0 der Dissoziation bestimmt.

1.2 Versuchsaufbau

Abbildung 1: Schematischer Apparaturaufbau. Zunächst wurde der Lichtstrahl durch zwei Linsen gebündelt zum Monochromator gebündelt. Dieser filterte eine bestimmte Wellenlänge heraus, die durch einen Regler eingestellt wurde. Die Veränderung der Wellenlänge ist durch die unterschiedliche Dicke

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1 Zum Experiment

Versuch 7

des Strahlengangs gekennzeichnet. Dabei symbolisieren die dünneren Linien das monochromatische Licht und die dickeren die unterschiedlichen Wellenlängen, die durch die Lichtquelle ausgesendet werden. Das monochromatische Licht wurde wieder durch ein Linse gebündelt und am Strahlteiler wurde ein Teil des Lichtes gebrochen. Ein Teil des Lichts wurde mit einer Linse gebündelt und so auf eine Referenzdiode gelenkt. An dieser wurde die ursprüngliche Intensität des Lichtstrahls gemessen. Der Hauptteil des ursprünglichen Lichtstrahls verlief weiter durch die Messzelle. In die Messzelle wurde aus der Vorratsflasche N2O4 eingefüllt. Hier wurde das Gleichgewicht untersucht. Hinter der Messzelle wurde das nicht absorbierte Licht durch eine Signaldiode gemessen. Unter der Messzelle befand sich ein Wärmebad, dessen Temperatur über einen Thermostaten reguliert wurde.

1.3 Durchführung Zunächst wurde die Kühlfalle evakuiert und ein Dewargefäß untergestellt. Dieses wurde mit flüssigem Stickstoff befüllt. Anschließend wurde die Messzelle für etwa 15 Minuten evakuiert. Dabei zeigte das Druckmessgerät einen von Null verschiedenen Wert an. Dieser wurde als Korrekturfaktor pkorr für den Druck notiert. Für die Intensität des Lichtstrahls wurde ebenfalls ein Korrekturfaktor Ikorr bestimmt. Dazu wurde die Öffnung zur Signaldiode durch ein schwarzes Papier zugehalten. Dadurch wurde die Intensität nur an der Referenzdiode gemessen. Der gemessene Wert wurde dann als Korrekturfaktor notiert. Zunächst wurde das Absorptionsspektrum von NO2 bestimmt. Dafür wurde die Wellenlänge des monochromatischen Lichtes in 10 nm-Schritten reguliert. Insgesamt wurde so ein Bereich von 370 − 500 nm untersucht. Die Messung erfolgte zwei Mal. Beim befand sich kein Gas in der Messzelle. Für die zweite Messung wurden 100 mbar N2O4 in die Messzelle eingeleitet. Bei der zweiten Messung wurde außerdem darauf geachtet, dass die Temperatur des Thermostaten unter 25 °C liegt. Im nächsten Schritt des Versuchs wurde zunächst die Wellenlänge auf einen festen Wert von 420 nm eingestellt und nur noch die Parameter Temperatur und Druck verändert. Vor jeder Messung wurde die Zelle evakuiert und die Temperatur des Thermostaten auf den gewünschten Wert eingestellt. Für die Messungen wurden die maximal gewünschten Drücke von N2O4 in die Messzelle eingefüllt. Über ein Ventil, dass an eine Vakuumpumpe angeschlossen ist, wurde der Druck langsam runter reguliert. Es wurden insgesamt neun Messreihen durchgeführt. Zunächst wurden zwei Messreihen bei 21, 4 °C und 29, 7 °C gemessen. Dabei wurden acht Werte für die Intensität bei Drücken zwischen 300 und 50 mbar bestimmt. Die sieben weiteren Messreihen erfolgten bei Temperaturen zwischen 40 und 70 °C. Auch hier wurden acht Werte für die Intensität aufgenommen. Jedoch wurden Drücke zwischen 210 und 50 mbar untersucht.

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2 Auswertung

Versuch 7

2 Auswertung 2.1 Bestimmung des Absorptionsspektrums Um das Absorptionsspektrum zu bestimmen, wurde zunächst die Absorbanz A für jede Wellenlänge λ berechnet. Aus dem Lambert-Beer-Gesetz gilt für die Absorbanz:   I A = −log =ε·c·d (1) I0 Die angegebenen Werte für I und I0 wurden bereits um den Korrekturfaktor Ikorr = 0, 01 bereinigt. Durch Auftragen der Werte der Absorbanz A gegen die Wellenlänge λ ergibt sich das Absorptionsspektrum (Abb.2). Tabelle 1: Messwerte der Intensitäten und berechnete Absorbanzen. λ [nm] I0 I (110 mbar) A 370 3, 93 0, 64 0, 80 380 4, 56 0, 83 0, 75 390 5, 88 1, 04 0, 75 400 8, 21 1, 45 0, 75 410 9, 68 1, 79 0, 73 420 10, 7 2, 16 0, 69 430 10, 6 2, 54 0, 62 440 10, 6 3, 01 0, 55 450 10, 6 3, 53 0, 48 460 10, 6 2, 84 0, 57 470 10, 3 2, 78 0, 57 480 8, 71 2, 45 0, 55 490 7, 43 2, 86 0, 42 500 7, 85 3, 58 0, 34

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2 Auswertung

Versuch 7

Abbildung 2: Absorptionsspektrum von NO2.

2.2 Bestimmung der Gleichgewichtskonstanten Um die Gleichgewichtskonstante Kp der Reaktion zu bestimmen, wurden die Partialdrücke von NO2 und vonN2O4 berechnet. Dazu wurde zunächst die Apparatekonstante a(T ) berechnet. Für diese gilt: a · p(NO2) = ε · c · d wobei ε der molare Absorptionskoeffizient, d die Länge der Messzelle und c die Konzentration des untersuchten Reagenz beschreiben. Allerdings wurden bei diesem Versuch keine Konzentrationen bestimmt, für diese folgt aus dem idealen Gasgesetz: pV

= nRT n p(NO2) c = = RT V ε·d a(T ) = RT Durch Einsetzen in Gl.(1) und umstellen folgt dann für den Partialdruck von NO2: p(NO2) =

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A a(T )

(2)

2 Auswertung

Versuch 7

Der Partialdruck von N2O4entspricht der Differenz des Gesamtdruckes und des Partialdruckes von NO2. p(N2O4) = pges − p(NO2) (3) Zunächst wurden die Apparatekonstanten a(T ) berechnet, dabei wurden folgende Werte benutzt: d = 2, 2 cm dm3 εNO2 (420 nm) = 152 mol · cm J R = 8, 3145 mol · K

Tabelle 2: Zusammenfassung der Apparatekonstanten. T [K] a(T ) [10−4 Pa−1 ] 294, 5 1, 37 302, 8 1, 33 312, 6 1, 29 318, 1 1, 26 322, 9 1, 25 327, 5 1, 23 333, 3 1, 22 337, 8 1, 19 343, 2 1, 17 Mithilfe von Gl.(2) wurden durch Einsetzen der Werte aus Tab.1 - 2 die Partialdrücke von NO2 ermittelt. Daraus wurden über Gl.(??) die Partialdrücke vonN2O4 bestimmt. Zur Bestimmung der Gleichgewichtskonstante wurde das Massenwirkungsgesetz für diese Reaktion angewendet: [p(NO2)]2 P νi (4) · p0 Kp = p(N2O4) Dabei bewirkt der hintere Faktor lediglich, dass Kp eine dimensionslose Größe wird. Die Gleichgewichtskonstante wurde durch eine Auftragung von [p(NO2]2 gegen p(N2O4) ermittelt (Abb.3 - Abb.11). Alle Ergebnisse wurden in den nachfolgenden Tabellen, die nach Temperaturen sortiert sind, zusammengefasst(Tab.3 - Tab.11). Dabei wurden die Werte für die Intensitäten und die Drücke bereits um die Korrekturfaktoren angepasst. Ikorr = 0, 01 pkorr = 0, 01

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2 Auswertung

Versuch 7

Tabelle 3: Zusammenfassung der Ergebnisse bei 21, 4 °C, mit I0 = 8, 64. I A pges [bar] p(NO2) [bar] [p(NO2)]2 [bar2 ] p(N2O4) [bar] 0, 12 1, 86 0, 298 0, 136 0, 018 0, 162 0, 16 1, 73 0, 266 0, 127 0, 016 0, 139 0, 25 1, 54 0, 224 0, 113 0, 013 0, 111 0, 29 1, 47 0, 210 0, 108 0, 012 0, 102 0, 34 1, 41 0, 194 0, 103 0, 011 0, 091 0, 59 1, 17 0, 148 0, 085 0, 007 0, 063 1, 24 0, 84 0, 094 0, 062 0, 004 0, 032 2, 56 0, 53 0, 050 0, 039 0, 002 0, 011

Abbildung 3: Auftragung für 21, 4 °C.

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2 Auswertung

Versuch 7

Tabelle 4: Zusammenfassung der Ergebnisse bei 29, 7 °C, mit I0 = 8, 07. I A pges [bar] p(NO2) [bar] [p(NO2)]2 [bar2 ] p(N2O4) [bar] 0, 05 2, 21 0, 301 0, 166 0, 028 0, 135 0, 07 2, 06 0, 274 0, 155 0, 024 0, 119 0, 09 1, 95 0, 249 0, 147 0, 022 0, 102 0, 17 1, 68 0, 201 0, 126 0, 016 0, 075 0, 29 1, 44 0, 166 0, 109 0, 012 0, 057 0, 43 1, 27 0, 139 0, 096 0, 009 0, 043 1, 01 0, 90 0, 090 0, 068 0, 005 0, 022 2, 30 0, 55 0, 049 0, 041 0, 002 0, 008

Abbildung 4: Auftragung für 29, 7 °C.

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2 Auswertung

Versuch 7

Tabelle 5: Zusammenfassung der Ergebnisse bei 39, 5 °C, mit I0 = 8, 33. I A pges [bar] p/NO2) [bar] [p(NO2)]2 [bar2 ] p(N2O4) [bar] 0, 07 2, 08 0, 214 0, 161 0, 026 0, 053 0, 09 1, 97 0, 200 0, 153 0, 023 0, 047 0, 13 1, 81 0, 181 0, 140 0, 020 0, 041 0, 24 1, 54 0, 149 0, 120 0, 014 0, 029 0, 34 1, 39 0, 131 0, 108 0, 012 0, 023 0, 64 1, 11 0, 101 0, 087 0, 008 0, 014 1, 00 0, 92 0, 081 0, 072 0, 005 0, 009 2, 09 0, 60 0, 049 0, 047 0, 002 0, 002

Abbildung 5: Auftragung für 39, 5 °C.

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2 Auswertung

Versuch 7

Tabelle 6: Zusammenfassung der Ergebnisse bei 45 °C, mit I0 = 8, 12. I A pges [bar] p/NO2) [bar] [p(NO2)]2 [bar2 ] p(N2O4) [bar] 0, 06 2, 13 0, 210 0, 169 0, 029 0, 041 0, 07 2, 06 0, 198 0, 163 0, 027 0, 035 0, 10 1, 91 0, 181 0, 151 0, 023 0, 030 0, 19 1, 63 0, 150 0, 129 0, 166 0, 021 0, 29 1, 45 0, 132 0, 114 0, 130 0, 018 0, 55 1, 17 0, 103 0, 092 0, 008 0, 011 0, 92 0, 95 0, 081 0, 075 0, 006 0, 006 2, 00 0, 61 0, 050 0, 048 0, 002 0, 002

Abbildung 6: Auftragung für 45 °C.

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2 Auswertung

Versuch 7

Tabelle 7: Zusammenfassung der Ergebnisse bei 49, 8 °C, mit I0 = 8, 23. I A pges [bar] p/NO2) [bar] [p(NO2)]2 [bar2 ] p(N2O4) [bar] 0, 04 2, 31 0, 219 0, 186 0, 035 0, 033 0, 06 2, 14 0, 191 0, 172 0, 030 0, 019 0, 09 1, 96 0, 180 0, 157 0, 025 0, 023 0, 21 1, 59 0, 142 0, 128 0, 016 0, 014 0, 27 1, 48 0, 130 0, 119 0, 014 0, 011 0, 54 1, 18 0, 102 0, 095 0, 009 0, 007 0, 86 0, 98 0, 083 0, 079 0, 006 0, 024 1, 98 0, 62 0, 050 0, 049 0, 002 0, 001

Abbildung 7: Auftragung für 49, 8°C.

12

2 Auswertung

Versuch 7

Tabelle 8: Zusammenfassung der Ergebnisse bei 54, 4 °C, mit I0 = 8, 33. I A pges [bar] p/NO2) [bar] [p(NO2)]2 [bar2 ] p(N2O4) [bar] 0, 04 2, 32 0, 209 0, 189 0, 036 0, 02 0, 06 2, 14 0, 190 0, 174 0, 030 0, 016 0, 08 2, 02 0, 180 0, 164 0, 027 0, 016 0, 18 1, 67 0, 146 0, 136 0, 018 0, 010 0, 26 1, 51 0, 130 0, 122 0, 015 0, 008 0, 48 1, 24 0, 105 0, 101 0, 010 0, 004 0, 91 0, 96 0, 080 0, 078 0, 006 0, 002 2, 03 0, 61 0, 050 0, 049 0, 002 0, 001

Abbildung 8: Auftragung für 54, 4 °C.

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2 Auswertung

Versuch 7

Tabelle 9: Zusammenfassung der Ergebnisse bei 60, 2 °C, mit I0 = 8, 35. I A pges [bar] p/NO2) [bar] [p(NO2)]2 [bar2 ] p(N2O4) [bar] 0, 04 2, 32 0, 210 0, 192 0, 037 0, 018 0, 05 2, 22 0, 200 0, 184 0, 034 0, 016 0, 08 2, 02 0, 180 0, 167 0, 028 0, 013 0, 15 1, 75 0, 150 0, 145 0, 021 0, 005 0, 26 1, 51 0, 130 0, 125 0, 016 0, 005 0, 54 1, 19 0, 100 0, 099 0, 010 0, 001 0, 90 0, 97 0, 080 0, 080 0, 006 0, 000 1, 91 0, 64 0, 050 0, 053 0, 003 −0, 003

Abbildung 9: Auftragung für 60, 2 °C.

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2 Auswertung

Versuch 7

Tabelle 10: Zusammenfassung der Ergebnisse bei 64, 7 °C, mit I0 = 8, 35. I A pges [bar] p/NO2) [bar] [p(NO2)]2 [bar2 ] p(N2O4) [bar] 0, 04 2, 32 0, 209 0, 195 0, 038 0, 014 0, 06 2, 14 0, 184 0, 180 0, 032 0, 004 0, 08 2, 02 0, 177 0, 169 0, 029 0, 008 0, 10 1, 92 0, 164 0, 161 0, 026 0, 003 0, 17 1, 69 0, 143 0, 142 0, 020 0, 001 0, 23 1, 60 0, 132 0, 131 0, 017 0, 001 0, 52 1, 21 0, 100 0, 101 0, 010 −0, 001 1, 08 0, 89 0, 073 0, 075 0, 005 −0, 002

Abbildung 10: Auftragung für 64, 7 °C.

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2 Auswertung

Versuch 7

Tabelle 11: Zusammenfassung der Ergebnisse bei 70, 1 °C, mit I0 = 8, 42. I A pges [bar] p/NO2) [bar] [p(NO2)]2 [bar2 ] p(N2O4) [bar] 0, 03 2, 45 0, 210 0, 209 0, 044 0, 001 0, 04 2, 32 0, 200 0, 198 0, 039 0, 002 0, 07 2, 08 0, 182 0, 178 0, 032 0, 004 0, 15 1, 75 0, 149 0, 149 0, 022 0, 000 0, 25 1, 53 0, 130 0, 130 0, 017 0, 000 0, 54 1, 19 0, 100 0, 102 0, 010 −0, 002 0, 89 0, 98 0, 081 0, 083 0, 007 −0, 002 1, 98 0, 63 0, 051 0, 054 0, 003 −0, 003

Abbildung 11: Auftragung für 70, 1 °C.

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2 Auswertung

Versuch 7

Tabelle 12: Zusammenfassung der Gleichgewichtskonstanten. Temperatur [K] T−1 [10−3 K−1 ] Gleichgewichtskonstante Kp ln Kp 294, 6 3, 395 0, 115 −2, 163 302, 9 3, 302 0, 207 −1, 575 312, 7 3, 198 0, 493 −0, 707 318, 2 3, 143 0, 740 −0, 301 323, 0 3, 096 1, 162 0, 150 327, 6 3, 053 1, 813 0, 595 333, 4 3, 000 2, 168 0, 774 337, 9 2, 960 3, 370 1, 215 343, 3 2, 913 5, 411 1, 688

2.3 Bestimmung der thermodynamischen Größen der Reaktion Aus den ermittelten Werten von Kp wurden zusätzlich die thermodynamischen Größen der Reaktion bestimmt. Zur Berechnung von ∆R H wurde die van´t Hoff-Gleichung umgestellt und der lnKp gegen die inverse Temperatur T −1 aufgetragen(Abb.12). ∆R H ergibt sich aus der Steigung nach:   ∂lnK ∆R H = −R · (5) ∂ T1 p Aus der von Origin ermittelten Steigung wurde die Reaktionsenthalpie ∆R H berechnet. kJ ∆R H = 65, 8 mol

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2 Auswertung

Versuch 7

Abbildung 12: Ermittlung der Reaktionsenthalpie. Durch eine Auftragung von RT lnKp gegen die Temperatur T wurde die Entropie ∆R S und die freie Enthalpie ∆R G bestimmt. Es gilt:   ∆R G (6) K = exp − RT ∆R G = −RT · lnK (7) ∂∆R G (8) ∆R S = − ∂T Aus Gl.(7) und Gl.(8) wird ersichtlich, dass die Steigung des Graphen der Reaktionsentropie entspricht (Abb.13). Durch Interpolation wurde die freie Enthalpie bestimmt. Dazu wurde über Origin der zugehörige y-Wert zu 298 K bestimmt. ∆R G = 5

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kJ mol

3 Fehlerbetrachtung

Versuch 7

Abbildung 13: Bestimmung der Entropie und der freien Enthalpie.

Tabelle 13: Zusammenfassung der thermodynamischen Größen. kJ ∆R H [ mol ] 65,8 ∆R S [ molJ K ] 207 kJ ∆R G [ mol ] 5,00

3 Fehlerbetrachtung Bei diesem Versuch wurde mit einigen Apparaturen gearbeitet, die eine Messungenauigkeit aufweisen. In diesem Abschnitt wird zunächst nur auf statistische Fehler eingegangen. Systematische Fehler werden im nachfolgenden Abschnitt erörtert. Die Länge der Messzelle wurde mit Millimeterpapier ausgemessen, dass heißt, die Ungenauigkeit für d liegt bei ∆d = ±5 · 10−2 cm. Für die Temperatur wird eine Ungenauigkeit von ∆T = ±0, 1 K angenommen. Auch die anderen Größen sind fehlerbehaftet, doch fließen diese nicht direkt in die errechneten Werte ein. Sie werden in Abschnitt 4 diskutiert.

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3 Fehlerbetrachtung

Versuch 7

Aus diesen beiden Fehlern wurde der absolute Größtfehler für die Apparatekonstante a(T ) berechnet. ∂a(T ) ∂a(T ) ∆a(T ) = | | · ∆T + | | · ∆d (9) ∂T ∂d ∆a(T ) = | −

ε ε·d · ∆d| | · ∆T + | 2 RT R·T

Tabelle 14: Fehler der Apparatekonstante a(T ). Temperatur [K] ∆a(T ) [10−6 Pa−1 ] 294, 6 ±1, 37 302, 9 ±1, 33 312, 7 ±1, 29 318, 2 ±1, 26 323, 0 ±1, 25 327, 6 ±1, 23 333, 4 ±1, 21 337, 9 ±1, 19 343, 3 ±1, 17 Für die Intensitäten I und I0 wurde jeweils ein Fehler von ∆I = ∆I0 = ±0, 01 angenommen. Daraus wurde der Fehler der Absorbanz ermittelt: ∂A ∂A · ∆I0 | · ∆I| + | ∂I0 ∂I 1 1 · ∆I0 | · ∆I| + | ∆A = | − ln(10) · I ln(10) · I0 ∆A = |

Mit den Fehlern ∆a(T ) und ∆A wurde der Fehler für den Partialdruck von NO2 bestimmt. es gilt: ∂p(NO2) ∂p(NO2) · ∆A| + | · ∆a(T )| ∂a(T ) ∂A A 1 · ∆a(T )| · ∆A| + | − ∆p(NO2) = | [a(T )]2 a(T )

∆p(NO2) = |

Die Werte für ∆p(NO2) wurden als Y-Fehlerbalken in die Graphen eingetragen. Durch das Einzeichnen von Grenzgeraden wurden so Minimal- und Maximalwerte für Kp bestimmt (Abb.14 - Abb.22) . Der Fehler ergibt sich dann aus: ∆Kp = ±

mmax − mmin 2

Dabei wurden die Fehler für die Partialdrücke p(N2O4) und p(NO2) vernachlässigt.

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(10)

3 Fehlerbetrachtung

Versuch 7

Abbildung 14: Grenzgeraden für K bei 21, 4 °C.

Abbildung 15: Grenzgeraden für K bei 29, 7 °C.

21

3 Fehlerbetrachtung

Versuch 7

Abbildung 16: Grenzgeraden für K bei 39, 5 °C.

Abbildung 17: Grenzgeraden für K bei 45, 0 °C.

22

3 Fehlerbetrachtung

Versuch 7

Abbildung 18: Grenzgeraden für K bei 49, 8 °C.

Abbildung 19: Grenzgeraden für K bei 54, 4 °C.

23

3 Fehlerbetrachtung

Versuch 7

Abbildung 20: Grenzgeraden für K bei 60, 2 °C.

Abbildung 21: Grenzgeraden für K bei 64, 7 °C.

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3 Fehlerbetrachtung

Versuch 7

Abbildung 22: Grenzgeraden für K bei 70, 1 °C. Tabelle 15: Zusammenfassung der Gleichgewichtskonstanten mit Fehlern. Temperatur [K] Gleichgewichtskonstante Kp 294, 6 0, 12 ± 0, 03 302, 9 0, 21 ± 0, 05 312, 7 0, 49 ± 0, 11 318, 2 0, 74 ± 0, 11 323, 0 1, 16 ± 0, 22 327, 6 1, 81 ± 0, 45 333, 4 2, 17 ± 0, 39 337, 9 3, 37 ± 1, 81 343, 3 5, 41 ± 3, 04

3.1 Fehlerbetrachtung der thermodynamischen Größen der Reaktion Zur Bestimmung der Fehler der Reaktionsenthalpie ∆∆R H, der Reaktionsentropie ∆∆R S und der freien Reaktionsenthalpie ∆∆R G wurden zunächst die Fehler für lnKp und RT lnKp ermittelt. Für ∆lnKp ergibt sich der Fehler aus :    1  ∆lnK =   · ∆Kp (11) Kp 25

3 Fehlerbetrachtung

Versuch 7

Für RT lnKp ergibt sich der Fehler aus: ∆(RT lnKp ) = |RlnKp · ∆T | + |RT · ∆lnKp |

Tabelle 16: Zusammenfassung Temperatur T / K 294, 6 302, 9 312, 7 318, 2 323, 0 327, 6 333, 4 337, 9 343, 3

(12)

der Fehler für lnK und RT lnK . ∆ lnKp ∆(RT lnKp ) ±0, 25 ±634, 4 ±0, 26 ±666, 3 ±0, 22 ±580, 6 ±0, 15 ±395, 7 ±0, 19 ±518, 9 ±0, 25 ±685, 4 ±0, 18 ±510, 1 ±0, 54 ±1517 ±0, 56 ±1619

Die Fehler für die Reaktionsgrößen wurden wiederum durch das Einzeichnen von Fehlerbalken und Grenzgeraden ermittelt (Abb.23 - Abb.24).

Abbildung 23: Bestimmung des Fehlers der Enthalpie.

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3 Fehlerbetrachtung

Versuch 7

Abbildung 24: Bestimmung des Fehlers der Entropie. Der Fehler für die freie Enthalpie ergibt sich aus: ∆∆R G = ∆∆R H − T ∆∆R S

Tabelle 17: Fehler der Reaktionsgrößen Größe Fehler kJ ∆∆R H [ mol ] ±11, 7 J ] ±43, 4 ∆∆R S [ mol·K kJ ∆∆R G [mol ] ±1, 23

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(13)

4 Diskussion

Versuch 7

4 Diskussion Tabelle 18: Zusammenfassung der errechneten Werte mit Fehlerangabe Größe Experimenteller Wert Literaturwert 2 kJ ]...