Wasserstoff - ein chemisches Element, das den ersten Platz in der Periodentabelle einnimmt. Seine relative Masse wird durch das Symbol H bezeichnet und beträgt etwa 1.01 atomare Einheiten. Trotz seiner Einfachheit spielt Wasserstoff eine wichtige Rolle in unserem Leben und in vielen chemischen Reaktionen. Um die Eigenschaften einer Substanz zu untersuchen und häufig Berechnungen durchzuführen, ist es notwendig, ihre relative Masse zu bestimmen.
Es gibt mehrere Möglichkeiten, die relative Wasserstoffmasse zu bestimmen. Eine der einfachsten Methoden ist die Verwendung von Tabellendaten. Die massive Mendelejew-Tabelle enthält Informationen über die Masse jedes chemischen Elements, einschließlich Wasserstoff. Es ist notwendig, sich auf die Tabelle von Mendelejew zu beziehen und die Wasserstoffmasse zu finden, die neben dem Symbol H angegeben ist.
Wenn Sie jedoch keine Mendelejew-Tabelle zur Hand haben, können Sie eine andere Methode verwenden - ein numerisches Datenverarbeitungswerkzeug verwenden. Es gibt viele Online-Ressourcen und spezielle Programme, mit denen Sie die relative Masse von Wasserstoff und anderen Elementen finden können. Dazu müssen Sie ein Elementsymbol eingeben und das Ergebnis erhalten.
Wie finde ich die relative Wasserstoffmasse?
Es gibt mehrere Möglichkeiten, die relative Wasserstoffmasse zu finden:
- Methode des Experiments mit Elektrolyse. Bei dieser Methode wird Wasserstoff durch Zersetzung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff unter Verwendung eines elektrischen Stroms hergestellt. Dann wird die Masse des resultierenden Wasserstoffs gemessen und die relative Masse bestimmt. Diese Methode wurde im 18. Jahrhundert entwickelt und ist seitdem weit verbreitet.
- Isotopenmessverfahren. Bei dieser Methode wird der relative Gehalt an Wasserstoffisotopen – Protium und Deuterium - untersucht. Dann kann man, wenn man die Atom-Massen der Isotope kennt, die relative Wasserstoffmasse bestimmen.
- Methode der Massenspektrometrie. Es basiert auf der Trennung von Ionen unterschiedlicher Masse und der Messung ihrer relativen absoluten Masse. Mit dieser Methode ist es möglich, die relative Wasserstoffmasse mit hoher Genauigkeit zu bestimmen.
Alle diese Methoden liefern Ergebnisse, die nahe beieinander liegen, und in der modernen Chemie wird eine relative Wasserstoffmasse von 1.00784 Atomeinheiten angenommen. Die genaue Größe kann in Chemie-Lehrbüchern oder Nachschlagewerken gefunden werden.
Die relative Masse von Wasserstoff ist eine wichtige chemische Konstante, die in einer Vielzahl von chemischen Berechnungen und Gleichungen verwendet wird. Das Studium dieser Konstante und ihrer Messmethoden ermöglicht ein besseres Verständnis der molekularen Struktur von Substanzen und ihrer physikalisch-chemischen Eigenschaften.
Vorbereitung für Messungen
Bevor Sie mit den Messungen beginnen, müssen Sie alle notwendigen Materialien und Werkzeuge vorbereiten. Dies ermöglicht Ihnen, genaue Messungen durchzuführen und zuverlässige Ergebnisse zu erzielen.
Schritt 1: Überprüfen Sie den Zustand Ihres Wasserstoffgenerators und stellen Sie sicher, dass er ordnungsgemäß funktioniert. Beachten Sie den Wasserstand und den Elektrolytstand im Generator.
Schritt 2: Bereiten Sie den Kristallboden vor. Spülen Sie es unter fließendem Wasser ab und trocknen Sie es ab. Dann legen Sie den Boden in eine Tasse und stampfen ihn ab.
Schritt 3: Kalibrieren Sie die Masse Ihres Zylinders. Wiegen Sie den leeren Zylinder auf die Waage und notieren Sie seine Masse.
Schritt 4: Setzen Sie den Zylinder in den Wasserstoffgenerator. Warten Sie, bis der Zylinder vollständig mit Wasserstoff gefüllt ist.
Schritt 5: Entfernen Sie den Zylinder vorsichtig aus dem Generator und schließen Sie ihn mit einem Deckel, um ein Austreten von Wasserstoff zu verhindern.
Schritt 6: Bestimmen Sie die Masse des Wasserstoffzylinders, indem Sie ihn auf der Waage wiegen. Notieren Sie die erhaltenen Daten.
Schritt 7: Berechnen Sie die relative Wasserstoffmasse mithilfe der im Abschnitt Berechnungen ausführlich beschriebenen Formel.
Wenn Sie diese Schritte befolgen, sind Sie bereit, Messungen durchzuführen und Ergebnisse der relativen Wasserstoffmasse zu erhalten.
Methode 1: Klassische Ampere-Methode
Für diese Methode ist ein wasserstoffhaltiger Feststoff sowie eine Präzisionswaage erforderlich.
Das Verfahren besteht aus den folgenden Schritten:
- Eine leere flache Glas- oder Platinzelle auf der angegebenen Waage wiegen und den resultierenden Massewert aufzeichnen.
- Füllung der Zelle mit einer wasserstoffhaltigen Untersuchungssubstanz.
- Pumpen Sie den Wasserstoff vorsichtig und gleichmäßig in die Zelle, bis er vollständig gefüllt ist.
- Wiegen der wieder gefüllten Zelle und Schreiben des Massewertes.
- Berechnung der relativen Wasserstoffmasse anhand der Formel: wasserstoffmasse = (Wasserstoffzellenmasse - leere Zellenmasse) / (leere Zellenmasse) * 100%
Es ist wichtig sich daran zu erinnern, dass jeder Schritt des Verfahrens korrekt durchgeführt werden muss, um genaue Ergebnisse zu erzielen und während des Experiments ideale Bedingungen zu gewährleisten. Beachten Sie auch die Sicherheit beim Umgang mit Wasserstoff, da es sich um ein brennbares Gas handelt.
Methode 2: Adsorptionsmethode am Birkenstock
Für die Analyse unter Verwendung der Adsorptionsmethode auf dem Berek sind folgende Materialien und Geräte erforderlich:
- Berek ist ein spezielles Material, das eine hohe Adsorptionskapazität für Wasserstoff aufweist;
- Eine Probe, die Wasserstoff enthält;
- Flasche mit Probenzufuhrsystem und Berek;
- Vakuumsystem, um den erforderlichen Druck zu erzeugen;
- Analytische Waage zur genauen Messung der Probenmasse.
Die Vorgehensweise bei der Verwendung der Adsorptionsmethode am Birkenstock ist wie folgt:
- Probenvorbereitung: die Probe muss von Verunreinigungen gereinigt und in einen speziellen Behälter für die Analyse verpackt werden.
- Vorbereitung der Flasche mit Zuführsystem: Der Birkenstock wird in den Kolben gelegt und ein Vakuum erzeugt, und dann wird eine Wasserstoffprobe auf die Oberfläche des Birkengehäuses aufgetragen.
- Messung der Masse: nach der Adsorption von Wasserstoff auf den Berek wird die Masse der Berek-Probe mit analytischen Gewichten gemessen.
- Berechnung der relativen Wasserstoffmasse: Die relative Wasserstoffmasse wird unter Verwendung einer Formel berechnet, die die Masse der Probe und die Masse des am Birkenstock adsorbierten Wasserstoffs berücksichtigt.
Die Adsorptionsmethode auf dem Berek ist eine ziemlich einfache und zuverlässige Methode, um die relative Masse von Wasserstoff in verschiedenen Proben zu bestimmen. Um genaue Ergebnisse zu erzielen, müssen Sie jedoch alle oben genannten Schritte sorgfältig befolgen und die Probe und den Kolben mit dem Zuführsystem ordnungsgemäß vorbereiten.
Methode 3: Analyse mit dem Gibbs-Dreieck
Für die Analyse mit dem Gibbs-Dreieck sind folgende Daten erforderlich:
| Variable | Bezeichnung | Bedeutung |
|---|---|---|
| Wasserstoff-Masse | m | es ist unbekannt |
| Temperatur | T | es ist bekannt |
| Der Druck | P | es ist bekannt |
| Universelle Gaskonstante | R | es ist bekannt |
Für die Analyse muss ein Gibbs-Dreieck konstruiert werden, wobei eine Seite der Druck, die andere die Temperatur und die dritte die Wasserstoffmasse darstellt. Mit diesem Dreieck und den entsprechenden Formeln können Sie die relative Wasserstoffmasse berechnen.
Um die Wasserstoffmasse zu bestimmen, benötigen Sie:
- Finde die Seite des Gibbs-Dreiecks, die dem Druck entspricht. Dazu wird das Boyle-Mariott-Gesetz verwendet: P1V1 = P2V2, wobei P1 der Anfangsdruck ist, V1 das Anfangsvolumen ist, P2 der gewünschte Druck ist.
- Finde die Seite des Gibbs-Dreiecks, die der Temperatur entspricht. Dazu wird das Gesetz von Charles verwendet: V1 / T1 = V2 / T2, wobei T1 die ursprüngliche Temperatur ist, V1 das ursprüngliche Volumen ist, T2 die gewünschte Temperatur ist.
- Unter Verwendung der erhaltenen Werte berechnen Sie die dritte Seite des Gibbs-Dreiecks, das der Wasserstoffmasse entspricht.
Die Analyse mit Hilfe des Gibbs-Dreiecks ermöglicht somit die Bestimmung der relativen Wasserstoffmasse unter Verwendung der bekannten Temperatur- und Druckwerte.
