Analytische Chemie IProf. O. Schmitz

Übung 5

Sven Meckelmann

Sven Meckelmann

Definition1: „[…] Mindestzahl von Stellen, die benötigt wird,

um bei wissenschaftlichen Aussagen einen Zahlenwert

ohne Verlust an Richtigkeit anzugeben.“

Signifikante Stellen

1: Harris DC (2002) Lehrbuch der Quantitativen Analyse. Springer, Berlin, Heidelberg, S 51ff

3 signifikante Stellen

g

g

31023,4

00423,0

Sven MeckelmannSignifikante Stellen

Zählt 0 zu signifikanten Stellen?

Prüfung: Exponentialdarstellung - Mantisse ist erheblich

0,00234 = 2,34 * 10-3

Konsequenz:

• 0 in Mitte oder am Ende einer Zahl signifikante Stelle

• führende Nullen nicht!

Bsp.: 106 3 signifikante Stellen (106 =106*100 )

0,0106 3 signifikante Stellen (0,0106=1,06*10-2 )

0,1060 4 signifikante Stellen (0,1060=1,060*10-1 )

3 signifikante Stellen

Sven MeckelmannSignifikante Stellen

g

g

11099020,7

9020,79

g1109902,7 !

...

1099023,7

1099025,7

1

1

g

g

6 signifikante Stellen

Sven MeckelmannRechnen mit signifikanten Stellen

Addition/Subtraktion

Anzahl Stellen durch unsicherste Zahl begrenzt:

Beispiel: 13,245 ±1 g + 15,102 ± 0,01 g

= 28 g ; nicht 28,3……g

• Einheiten beachten! (liegt die Genauigkeit bei ±1 g ist Angabe in mg nicht sinnvoll!)

Sven MeckelmannRechnen mit signifikanten Stellen

Multiplikation und Division

Niedrigste Anzahl signifikante Stellen ist limitierend:

Beispiele: 55 1023,332,11045,2

6

1912

1912

106,1

106,3103179,4

106,3103179,4

Sven Meckelmann

Anzahl signifikante Stellen hängt vom Fehler (bzw.

der Genauigkeit) der Messgröße ab

Beispiel – Bürette:

» Herstellerangaben:

» Volumen: 25 mL

» Teilung: 0,05 mL

» Fehlergrenze: ±0,030 mL

Signifikante Stellen u. Fehler

mL

mL

mLmL

300,18

3,18

03,030,18

Sven MeckelmannSignifikante Stellen

• nur signifikante Stellen angeben

• Anzahl signifikante Stellen:mit Sicherheit bekannte + erste unsichere

Beispiel: 71,4g ± 0,1g

71g und 71,40g wären beide nicht richtig

2,0000L ± 0,0001L

z.B. 2L oder 2,0L wäre nicht richtig

• Fehlerangaben der verwendeten Geräte beachten!

Sven MeckelmannSignifikante Stellen Beispiel

In Abhängigkeit des Volumenstromes (u = 0,2500 mL/min) wurden für die Terme des

Stoffaustausches (C), der Längsdiffusion (B) sowie der Streudiffusion (A) folgende

Werte ermittelt:

A = 23,1 µm / B = 0,750000 µm*mL*min-1 / C = 18 µm*min* mL-1

Berechnen Sie H

𝐻 = 𝐴 +𝐵

𝑢+ 𝐶 ∗ u

𝐻 = 23,1 µm +0,750000 µm ∗ ml ∗ min−1

0,2500 𝑚𝑙 ∗ 𝑚𝑖𝑛−1+ 18 µm ∗ min ∗ ml−1 ∗ 0,250𝑚𝑙 ∗ 𝑚𝑖𝑛−1

Sven MeckelmannSignifikante Stellen Beispiel

In Abhängigkeit des Volumenstromes (u = 0,2500 mL/min) wurden für die Terme des

Stoffaustausches (C), der Längsdiffusion (B) sowie der Streudiffusion (A) folgende

Werte ermittelt:

A = 23,1 µm / B = 0,750000 µm*mL*min-1 / C = 18 µm*min* mL-1

Berechnen Sie H

𝐻 = 𝐴 +𝐵

𝑢+ 𝐶 ∗ u

𝐻 = 23,1 µm +0,750000 µm ∗ ml ∗ min−1

0,2500 𝑚𝑙 ∗ 𝑚𝑖𝑛−1+ 18 µm ∗ min ∗ ml−1 ∗ 0,250𝑚𝑙 ∗ 𝑚𝑖𝑛−1

𝐻 = 23,1 µm + 3,000 µm + 4,5 µm

𝐻 = 30,6 µm = 31 µm

Sven Meckelmann

Aufgabe 1:

Zeichnen Sie ein Chromatogramm, mit dessen Hilfe Sie folgende Parameter erklären und

einzeichnen können:

• Totzeit (t0)

• Retentionszeit (tr oder tms)

(Bruttoretentionszeit)

• Korrigierte Retentionszeit (t’r)

• Basispeakbreite

• Peakbreite W1/2 bzw. b0,5

Sven Meckelmann

Aufgabe 2:

a. Erläutern Sie die Bedeutung der theoretischen Bodenzahl (-höhe) für die chromatographische

Trennung eines Stoffgemisches.

b. Wie wirkt sich eine geringere Bodenhöhe bzw. eine höhere Bodenzahl auf die Form eines Peaks aus?

c. Welche Werte sind für H bzw. N in der LC und GC typisch

Sven Meckelmann

Aufgabe 3:

a) Erklären Sie die Peakverbreiterung bei der Flüssigchromatographie anhand der Eddy-Diffusion.

b) Berechnen Sie den Wert für die Streudiffusion für eine 5µm und für eine 1,7µm Partikelpackung.

c) Zeichnen Sie für beide Partikelgrößen die Streudiffusion in ein H/u - Diagramm

Sven Meckelmann

Aufgabe 4:

a) Welchen Einfluss hat die Longitudinaldiffusion auf die Höhe eines theoretischen Bodens?

Zeichnen Sie das entsprechende H/u – Diagramm.

b) Von welchen Faktoren ist diese Diffusion abhängig?

Sven Meckelmann

Aufgabe 5:

a) Welchen Einfluss hat der Massenaustausch bei der Chromatographie auf die Bodenhöhe bei

steigender Flussgeschwindigkeit? Zeichnen Sie dies ebenfalls in das H/u Diagramm ein.

b) Fassen Sie die einzelnen Terme in der van-Deemter-Gleichung zusammen und zeichnen sie das

resultierende Diagramm.

Sven Meckelmann

Aufgabe 6:

Welches Säulenmaterial können Sie verwenden um die Effizienz bei gleichbleibender Partikelgröße

wesentlich zu verbessern?

Beschreiben Sie (mit Skizze) das Material und das Prinzip.