einfache demonstration der gaschromato graphie im unterricht erwin wiederholt bergische universität...
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Einfache Demonstration der Gaschromatographie
im Unterricht
Erwin Wiederholt
Bergische Universität Wuppertal
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Gliederung
Fachliche Grundlagen der Gaschromatographie Erfahrungen mit Lehr-Gaschromatographen im Unterricht Das Trennprinzip Ein low-cost Gaschromatograph Analyse der Luft Trennbeispiele im Unterricht
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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
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Fließbild einer gaschromatographischen Anlage
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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.
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Trennmodell
Trennmodell
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Wheatstone-Brückenschaltung
Steckernetzteil U = 6 bis 12 VLampen 4 x 24 V/20 mASchaltdraht Befestigungsplatte
Wheatstone Brückenschaltung
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0 1 2 3 4 5 t/min
Feuerzeuggas (WLD)
Feuerzeuggas (FID)
Chromatogramme von Feuerzeuggas
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Fließbild des vereinfachten Janák-Gaschromatographen
Fließbild des vereinfachten Janák-Gaschromatographen
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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
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Probe: Luft/Erdgas 2 mL, a: Integralkurve, b: Differentialkurve
Integral/Differentialkurve
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Einfluss der Trägergasgeschwindigkeit
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Typ A Typ X/Y
Molekularsiebe
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Ca++-Bindung durch Ionenaustauscher
Ionenaustauscher
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0 1 2 3 t/min
Luft
Luft
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0 0 0 0 1min
Chromatogramme von 0.7, 0.8, 0.9 mL N2 und 1.0 mL Luft
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Massenanteile der Luft in %Literaturwerte Eigene Messwerte
Stickstoff: 75,46 75,2
Sauerstoff: 23,19
24,8Argon: 1,30
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0 1 2 3 0 1 2 3 0 1 2 3 t/min
Luft Atemluft
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0 1 2 3 0 1 2 3 0 1 2 t/min
Luft Stickluft
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0 1 2 3 4 5 6 7 8 t/min
Chromatogramm eines Erdgases
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Pyrolyseapparatur
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0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 t/min
Pyrolysegas aus PE
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Biogas-Entwickler
Biogas-Entwickler
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Chromatogramme vonBiogas
nach 2 bzw. 7 Tagen
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Einstufen-Demonstrations-Modell zur Frontalanalyse
Einstufen Demonstrationsmodell
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0 0 0 1min Sauerstoffangereicherte, stickstoffangereicherte und Normalluft