einfache demonstration der gaschromato graphie im unterricht erwin wiederholt bergische universität...
Post on 05-Apr-2015
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Einfache Demonstration der Gaschromatographie
im Unterricht
Erwin Wiederholt
Bergische Universität Wuppertal
Gliederung
Fachliche Grundlagen der Gaschromatographie Erfahrungen mit Lehr-Gaschromatographen im Unterricht Das Trennprinzip Ein low-cost Gaschromatograph Analyse der Luft Trennbeispiele im Unterricht
Fachliche Grundlagen Unter Gaschromatographie versteht man eine
physikalische Trennmethode für gasförmig vorliegende oder thermisch genügend stabile, verdampfbare Substanzgemische.
Durch multiplikative Verteilung werden die einzelnen Gemischkomponenten zwischen einer mobilen gasförmigen (Trägergas) und einer stationären flüssigen oder festen Hilfsphase (Trennsäule) durch Adsorptions- oder Lösungsvorgänge aufgetrennt
und anschließend detektiert.
Gas-Flüssig-Chromatographie GLC Gas-Fest-Chromatographie GSC
Fließbild einer gaschromatographischen Anlage
Warum Gaschromatographie im Unterricht?
1. GC ist eine fachwissenschaftlich bedeutsame Methode.
2. Zeitgemäßer Unterricht erfordert entsprechende neuartige Erkenntnisse und Methoden.
Unterrichtliche Voraussetzungen: Die Methode muss:
• für das Wissensgebiet exemplarisch sein,• übliche schulchemische Probleme lösen können,• experimentell demonstrierbar sein,• ökonomisch machbar sein,• ökologisch vertretbar sein.
Trennmodell
Trennmodell
Wheatstone-Brückenschaltung
Steckernetzteil U = 6 bis 12 VLampen 4 x 24 V/20 mASchaltdraht Befestigungsplatte
Wheatstone Brückenschaltung
0 1 2 3 4 5 t/min
Feuerzeuggas (WLD)
Feuerzeuggas (FID)
Chromatogramme von Feuerzeuggas
Fließbild des vereinfachten Janák-Gaschromatographen
Fließbild des vereinfachten Janák-Gaschromatographen
Zeit Höhe/Vol. korrigiert Differenz[min] Skt. [mm] Skt. [mm] [mm]
0 0 0 1
1 1 1 0
2 2 1 0
3 4 1 0
4 6 1 2
5 10 3 14,5
6 25 17,528
7 54 45,50,5
8 55 46
Zeit Höhe/Vol. korrigiert Differenz[min] Skt. [mm] Skt. [mm] [mm]
8 55 46 1
9 57 47 1
10 59 48 3,5
11 63 51,521,5
12 85 73 19
13 105 92 2
14 108 94 0
15 109 93,50
16 110 93,5
Messparameter
Probe: Luft/Erdgas 2 mL, a: Integralkurve, b: Differentialkurve
Integral/Differentialkurve
Einfluss der Trägergasgeschwindigkeit
Typ A Typ X/Y
Molekularsiebe
Ca++-Bindung durch Ionenaustauscher
Ionenaustauscher
0 1 2 3 t/min
Luft
Luft
0 0 0 0 1min
Chromatogramme von 0.7, 0.8, 0.9 mL N2 und 1.0 mL Luft
Massenanteile der Luft in %Literaturwerte Eigene Messwerte
Stickstoff: 75,46 75,2
Sauerstoff: 23,19
24,8Argon: 1,30
0 1 2 3 0 1 2 3 0 1 2 3 t/min
Luft Atemluft
0 1 2 3 0 1 2 3 0 1 2 t/min
Luft Stickluft
0 1 2 3 4 5 6 7 8 t/min
Chromatogramm eines Erdgases
Pyrolyseapparatur
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 t/min
Pyrolysegas aus PE
Biogas-Entwickler
Biogas-Entwickler
Chromatogramme vonBiogas
nach 2 bzw. 7 Tagen
Einstufen-Demonstrations-Modell zur Frontalanalyse
Einstufen Demonstrationsmodell
0 0 0 1min Sauerstoffangereicherte, stickstoffangereicherte und Normalluft
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