PC-Praktikum
PC-Praktikum 5. Semester an der Universität Basel (2014)
PC-Praktikum 5. Semester an der Universität Basel (2014)
Kartei Details
| Karten | 100 |
|---|---|
| Sprache | Deutsch |
| Kategorie | Chemie |
| Stufe | Universität |
| Erstellt / Aktualisiert | 23.01.2015 / 25.01.2015 |
| Weblink |
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Def. of vapour pressure
In a closed system with a liquid and a gaseous phase we have an equilibrium between the condensation and the evaporation process. The pressure of this gas is called the vapour pressure and depends on the temp. of the liquid.
What information do we get, if we have a low vapour pressure?
The liquid has strong intermolecular forces, like for example H-Bridges --> low vatality --> low vapour pressure
wie lautet die Clausius Clapeyron Gleichung und für welchen Fall gilt diese?
Giltet für den Spezialfall von zwei Phasen, welche im Ggw stehen.
\({dp\over dT} = {\Delta H_{vap}\over T*(V^{g}-V^{l})}={\Delta S_{vap}\over (V^{g}-V^{l})}\)
Wie bestimmt man die Verdampfungsenthalpie?
Näherung bei C-C-Gleichung --> molares Volumen der Flüssigkeit ist vernachlässigbar.
Als zweites kann man für das Gasvolumen die ideale Gasgleichung anwenden.
Mit welchem Instrument wird der Dampfdruck einer Flüssigkeit gemessen und wie funktioniert dieser Apparat?
Isoteniskop.
Flüssigkeit in einem Glaskolben. Dieser ist mit Druckmessung über ein U-Rohr verbunden, in welchem sich ebenfalls die zu untersuchende Flüssigkeit befindet. Durch Erhöhung der Temperatur des isothermen Gasraums steigt der Flüssigkeitsspiegel im U-Rohr. Durch Zufuhr von Neutralgas im Aussenraum wird der Druck ausgeglichen und der Druck kann vom Barometer abgelesen werden.
Welche Phasen gibt es?
Fest, Flüssig, Gas und Plasma.
Eigenschaften von Plasma = keine Form und keine best. Volumen, elektrisch leitfähig, prod. elektrische Ströme und magnetische Felder.
Typen von Equilibrium
- thermal equ.
- mech. equ. (p1=p2)
- diffuse equ. : chem. potentials are the same
Wie lautet die Pictet-Trouton-Regel?
Die molare Standardverdampfungsentropie der meisten unpolaren Stoffe beträgt am Siedepunkt unter 1.013mbar ungefähr 88JK-1mol-1.
Abweichungen sind durch starke WW zwischen den Molekülen zu erklären, wie z.B. H-Brücken.
Wie sieht ein Phasendiagramm aus?
Bild
Assumptions of the kinetic gas theory model
- Gas consists of molecules with mass m, that move all the time with their random thermal motion
- Size of the molecules is negligible
- The only interaction between the molecules is through elastic collisions.
How does a Maxwell-Boltzmann distribution look like?
Bild
How does a Maxwell-Boltzmann distribution look like?
Bild
Wie lautet die Barometer Formel und was beschreibt diese?
\(P= P_0 *e^{-{M*g*h\over RT}}\)
Sie beschreibt den herrschenden Druck in einer isothermen Atmosphäre in Abhängigkeit der Höhe.
formula for the most probable velocity = wahrscheinlichste Geschwindigkeit
\(v = \sqrt{ 2RT\over M}\)
Formel für mittlere Geschwindigkeit
Formel für quad. gem. Geschwindigkeit
\(v = \sqrt{ 8RT\over \pi M}\)
\(\sqrt {v^2} = \sqrt{ 3RT\over M}\)
E(trans)=..
ETrans=3/2 NAkT= 3/2 RT=3/2 p*Vm
Was ist die Anwendung von Lichtstreuung?
Ermöglicht die Messung von
- Gewichtsmittel der Molekularmasse Mw (sowohl für kleine als auch für grosse Moleküle
- man erhält auch Informationen über die Form und die Grösser der Moleküle (nur bei grossen Molekülen) über den Radius of Gyration (Je kleiner desto kompakter)
- bestimmung des zweiten osmotischen Virialkoeffizienten
Welche Annnahmen werden getroffen bei der Streuung an Gasen und an Flüssigkeiten?
An Gasen: Moleküle sind so weit auseinander, dass sie als einzelne Streuzentren betrachtet werden
An Flüssigkeiten: Moleküle sind nicht unabhängige Streuzentren --> emittierte Wellen interferieren miteinander
Wieso bentutzt man Toluol als Lösungsmittel bei der Lichtstreuung?
Es hat ein wohlbekanntes, winkelunabhängiges Rayleigh Verhältnis. Zudem ist sein Brechungsindex gleich wie derjenige von Glas, wodurch unerwünschte Refraktionen und Reflexionen verhindert werden.
Formel der Rayleigh-Streuung. Wie hängt das Rayleigh-Verhältnis mit der Wellenlänge zusammen? Wieso ist der Himmel tagsüber blau?
Wann gilt die Rayleigh-Verhältnis Gleichung?
\(R_{\theta} \propto \lambda^{-4}\)
Daher wird blaues Licht (kleineres lambda) stärker gestreut und der Himmel erscheint blau.
Bei Teilchen mit Durchmesser 1/100 - 1/20 von der Wellenlänge des eingestrahlten Licht.
Wie funktioniert die Lichtstreuung?
Licht bringt die Elektronen der äusseren Hülle zum Schwingen. Dadurch wird ein Dipolmoment induziert, welches sich mit der eingestrahlen Frequenz ändert und Ausgangspunkt der Streustrahlung ist. Die Intensität der Streustrahlung ergibt sich aus der zeitlichen Änderung des Dipolmoments, welche von der Polarisierbarkeit und von der elektrischen Feldstärke vom eingestrahlten Licht abhängt.
Was passiert, wenn die Teilchen bei der Lichtstreuung eine Grösse haben, die im Bereich der Wellenlänge des eingestrahlten Lichts ist?
Dann haben die Moleküle mehrere Streuzentren, wodurch Interferenz stattfindet.
Wie wird das Lichtstreuexperiment ausgewertet?
Mittels eines Zimm-Diagramm.
Dort wird bei konstanter Konzentration auf den Winkel Θ → 0 und bei konstantem Winkel auf die Polymerkonzentration c → 0 extrapoliert, um das Gewichtsmittel des Molekulargewichts zu erhalten.
wie lautet das hooksche gesetz mit der Frequenz?
\(\nu= {1 \over 2 \pi} {\sqrt {k \over \mu}}\)
P-Zweig und R-Zweig. Zuordnung der Wellenzahl
P = \(\Delta\)J = -1 (niedrige Wellenzahl)
R= \(\Delta\)J = +1 (hohe Wellenzahl)
How can we study the kinetics of light-induced reaction? How does the method work? On which timescale does it work?
By Flash Photolysis.
Short pulses of light are flashed on a sample and the reaction is monitored by an UV-VIS spectrometer.
Works on a timescale of picoseconds to femtoseconds (10-15)
state the lambert-beer-law
\(A = log({I_0 \over I})=\epsilon*c*d\)
give an equation for the rate of the reaction. name the constants
\(v = {- d([A]) \over dt}=k*[A]\), k = rate constant
What does the Arrhenius equation state?
\(k = A*e^{-E_a \over RT}\)
The rate constant depends upon the temperature. An increase in temperature leads to an increase in the rate constant. From the study of the kinetics we can calculate the activation energy
Give the linear dependency of zero, first and second order reactions.
- zero [A] vs. t
- first ln[A] vs. t
- second 1/[A] vs. t
State the integrated rate laws
bild
how can the rate constant be determined?
by plotting the data in linear dependency, i.e. for first order reactions plot ln[A] vs. t and the negative slope gives us the rate constant.
Use of flash photolysis in medicine
Inert caged compound release active species upon irradiation.
Gibbs free energy
- state function
- constant pressure and constant temperature
\(\Delta G = \Delta H -T\Delta S\)
Entropy.
What is the SI-Unit?
- state function
- describes the disorder of a system
- two definitions for entropy:
- thermodynamical: \(\Delta S = {\Delta Q\over T}\)
- statistical: S = k * ln(W), W: number of microstates
J/(K*mol)
Helmholtz Energy
- state function
- gives information if the reaction is spontaneous (exergonic)
- at constant temp. and const. volume
\(\Delta A = \Delta U -T\Delta S\)
What is a force field
A force field uses mathematical functions to describe the potential energy of a system. The functions are gained by quantum mechanical calculations. It is a simplified model, where a molecule consists of balls connected through springs.
Wie hängt die frequenz eines harmonischen Potentials von der Kraftkonstante k ab?
\(\nu= \omega*c={1 \over 2\pi} \sqrt{k \over \mu}\)
\(\mu = {m_1*m_2 \over m_1+m_2}\)
Why is there a lag in the extension?
Due to the relaxation time. If we want to reduce the lag, we use a higher force constant.
What is a PMF simulation. Where are its boundaries?
A simulation with a very slow pulling speed, in order to simulate a reversible process. It needs the least energy for the pulling process.
Calculation errors increase if the perturbation removes the system strongly from the equilibrium.
