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.odp, 17.08.19, 1 / 45
Naphthalin (Naphthylhydrür, Steinkohlen-kampfer, frz. und engl.
Naphthaline) ist ein fester Kohlenwasserstoff, C10H8, der sich bei
der trockenen Destillation verschiedener orga-nischer Körper bildet
und daher vor allem im Steinkohlenteer enthalten ist. Hauptsächlich
fin-det es sich in den bei 180—230° übergehenden Anteilen des
schweren Teeröls, aus denen es sich beim Abkühlen als eine
butterartige kristal-linische Masse ausscheidet. .... Das reine N.
bildet glänzendweiße tafelförmige Kristalle von starkem betäubenden
Geruch. Es schmilzt bei 79°, siedet bei 217 bis 218° und hat ein
spez. Gew. von 1,152, Weingeist, Äther, Schwefel-kohlenstoff,
ätherische und fette Öle lösen N. auf, hingegen ist es in Wasser
unlöslich. N. kann mit Wasserdampf leicht überdestilliert, werden,
verflüchtigt sich aber auch schon bei gewöhnlicher Temperatur und
muss daher in gut verschlossenen Glas- oder Blechgefäßen aufbewahrt
werden.
Naphthalin
N. findet ausgedehnte medizinische Anwendung gegen Krätze und
Hautkrankheiten, sowie inner lich bei Erkrankung der Atmungsorgane
und ge-gen Spulwürmer. (N. dient als) ... Ausgangsma-terial ... der
Benzoesäure und der prächtigen Resorzinfarben ..., ferner der
Naphthalinfarben: Bordeaux, Ponceau,... usw. Auf seiner Giftigkeit
für niedere Tiere beruht die Anwendung als Mottenpulver, zum
Konservieren von Herbarien und Insektensammlungen...Aus: Merck`s
Warenlexikon, Nachdruck der Ausgabe von 1920, Manufactum 1996.
Vollständiger Text → www.manufactum.de
Naphthalinglänzende, weiße Schuppen, mit charakteristischem
GeruchSmp. 81°CAus: Christen, Chemie, Sauerländer 1971
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.odp, 17.08.19, 2 / 45
Naphthalin ist ein Aromat mit einem charakteristischen Geruch,
den man von Motten-kugeln kennt. Es hat einen Schmelzpunkt von 81°.
Da es ungiftig ist, sind besondere Sicherheitsmaßnahmen nicht
erforderlich.
Zum Aufnehmen einer Abkühlungskurve wird ein Stoff (hier
Naphthalin) erhitzt. Anschließend lässt man ihn abkühlen (hier an
der Luft) und misst in regelmäßigen Zeitabständen (hier alle 10s)
seine Temperatur. Der Temperaturverlauf wird über der Zeit in ein
Diagramm übertragen.
1. Etwa 0,5cm³ Naphthalin in eine hitzebeständiges Reagenz-glas
einfüllen und mit einem Bunsenbrenner vollständig zum Schmelzen
bringen. Anschließend ein Thermometer in die Schmelze
einbringen.
2. Alle 10 Sekunden die Zeit ansagen.3. Bei der Zeitansage die
Temperatur vom Thermometer ablesen
und laut vorlesen.4. Temperaturwerte notieren. Zur Kontrolle
sollen alle Werte
einer vollen Minute unterstrichen werden.5. Temperaturverlauf
über der Zeit in ein Diagramm eintragen.
Der Temperaturbereich auf der y-Achse liegt etwa zwischen 110°C
und 30°C, der Zeitbedarf auf der x-Achse liegt bei etwa 12 Minuten
(72 Messwerte).
6. Zusätzliche Angaben für das Messprotokoll erfassen: welche
Randbedingungen haben Einfluss auf unsere Messung bzw. welche
Angaben benötigt ein Wissenschaftler, der unsere Messwerte
reproduzieren will? Jede Kleinigkeit ist wichtig !
7. Fehlerdiskussion: Welche Fehler können bei unserer Messung
aufgetreten sein ?
8. Diskussion der Ergebnisse.
Arbeitsauftrag: Erstellen einer Abkühlungskurve
-
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.odp, 17.08.19, 3 / 45
Abkühlungskurve von Naphthalin
0 100 200 300 400 500 600 700 8000
20
40
60
80
100
120
140
Abkühlungskurve von Naphthalin (ca. 0,5cm³)
Zeit in [s]
Tem
pera
tur
in [°
C]
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.odp, 17.08.19, 5 / 45
Aufbau einer Zündkerze
1. Anschlussbolzen2. Al2O3-Keramik
als elektr. Isolator3. Gehäuse4. elektr. leitendes Glas5. Kern
aus Kupfer6. Hülle aus Nickel7. event. Beschichtung
aus Pt, Ir, Y ..8. Masseelektrode
765
4
3
2
1
8
Mittel-elektrode
-
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.odp, 17.08.19, 6 / 45
Phasendiagramm H2O – NaCl
→ Gehalt in Gew.-%:H2O
ϑ/°C
400 5023,4 60 70 80 90 100
0
25
NaCl10 30
-25
50
A
B
C
-
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.odp, 17.08.19, 7 / 45
Phasendiagramm H2O – NaCl
→ Gehalt in Gew.-%:H2O
ϑ/°C
400 5023,4 60 70 80 90 100
801
0
25
NaCl10 30
Eis + Eutektikum
β
Salzwasser
Salzwasser + Salzkristalle
Eis + Salzw. -21,3°C
Eutektikum + Salzkristalle
20°C; 26,4% NaCl
-25
50
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.odp, 17.08.19, 8 / 45
Eisscholle im MeerM
it freundlicher Genehm
ig ung von ww
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.odp, 17.08.19, 9 / 45
Gewinnung von Meersalz in SalzgärtenM
it freundlicher Genehm
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.odp, 17.08.19, 10 / 45
Idealisiertes Phasendiagramm Pb – SnVollkommene Unlöslichkeit im
festen Zustand
→ Gehalt in Gew.-%:Pb
ϑ/°C
10 40 630 5030 70 80 90 100
300
0
100
200
400
Sn
Schmelze
Eute
ktik
um
20
Pb-Kristalle +Schmelze
Sn-Kristalle +Eutektikum
Pb-Kristalle +Eutektikum
Soliduslinie
Liquiduslinie
Sn-Kristalle + Schmelze
-
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.odp, 17.08.19, 11 / 45
Reales Phasendiagramm Pb – Sn
→ Gehalt in Gew.-%:Pb
ϑ/°C
10 40 630 5030 70 80 90 100
300
0
100
200
400
Sn
Schmelze
β + S
Eute
ktik
um
20
αβ
α + Eu
327
232
α + S
β + Eu
Eutektikale
Randlöslichkeiten
183
Segregationslinien bzw.SättigungsgrenzenSegregationslinien
bzw.Sättigungsgrenzen
Mischungslücke
beschränkte Löslichkeit im festen Zustand
-
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.odp, 17.08.19, 12 / 45
Phasendiagramm Cu – Ni
→ Gehalt in Gew.-%:Cu
ϑ/°C
10 40 600 5030 70 80 90 100
1300
1083
1200
1400
Ni
Schmelze
20
Schmel
ze +
CuNi-Mi
schkris
talle
Soliduslin
ie
Liquidus
linie
CuNi-Mischkristalle
1455
Vollkommene Löslichkeit im festen Zustand
-
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.odp, 17.08.19, 14 / 45
Phasendiagramm Tonerde Al2O3 – Kryolith Na3AlF6
→ Gehalt in Gew.-%:Al2O3
ϑ/°C
10 400 5030 60 70 80 90 100
1600
1200
0
400
800
2000
Na3AlF6
Schmelze
schematisch!
20
962,5°C 1012
-
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.odp, 17.08.19, 15 / 45
Phasendiagramm Al – Si
→ Gehalt in Gew.-%:Al
ϑ/°C
577°C
20 4011,70 5030 60 70 80 90 100
1200
1000
400
1423
600
800
660
1400
Si
α
α + Eu.
β
Schmelze
Eutektikum + β
Schmelze + β
α + Schm.
Eutektikum
-
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.odp, 17.08.19, 16 / 45
Phasendiagramm Pb – Sb
→ Gehalt in Gew.-%:Pb
ϑ/°C
400 5030 60 70 80 90 100
600
0
630
327
400
800
Sb
Schmelze
Schmelze + β
Eutektikum + β
α
α + Eu.
β
Eute
ktik
um
α + Schm.
250°C
200
2010
-
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.odp, 17.08.19, 17 / 45
Phasendiagramm H2O – Ethylenglykol
→ Gehalt in Gew.-%:H2O
ϑ/°C
400 5020 60 70 80 90 100
150
-50
50
Ethylenglykol10 30
0
100
197
-16
CH C
H
H
OH
H
OH
-
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.odp, 17.08.19, 18 / 45
Phasendiagramm H2O – Ethylenglykol
→ Gehalt in Gew.-%:H2O
ϑ/°C
400 5020 60 70 80 90 100
150
-50
50
Ethylenglykol10 30
0
100
197
-16
gasförmig
-53°Cfest
flüssig
Frostschutz mind. -33°Cbei Mischung 1:1
Frostschutz mind. -16°C bei Mischung 2:1
CH C
H
H
OH
H
OH
-
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.odp, 17.08.19, 19 / 45
Phasendiagramm Au – Cu
→ Gehalt in Gew.-%:Au
ϑ/°C
10 40 600 5030 70 80 90 100
900
700
1000
1100
Cu
Schmelze
20
Schmelze
+ AuCu-M
ischkrista
lle
Soliduslin
ieLiqui
duslinie
AuCu-Mischkristalle
1085
800
1063
-
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.odp, 17.08.19, 20 / 45
Phasendiagramm Pd – Ag
→ Gehalt in Gew.-%:Pd
ϑ/°C
10 40 600 5030 70 80 90 100Ag
Schmelze
20
Schmelze + PdAg-Mischkristalle
Soliduslinie
Liquiduslinie
PdAg-Mischkristalle 962
1550
1400
1200
800
1000
1800
1600
-
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.odp, 17.08.19, 21 / 45
Phasendiagramm Ti – Mo
→ Gehalt in Gew.-%:10 40 600 5030 70 80 90 100
Schmelze
20
2200
1600
2800
2400
2600
Liquidusli
nie
Schmelze
+ TiMo-Mis
chkristalle
Soliduslin
ie
fest / TiMo-Mischkristalle
Ti Mo
ϑ/°C
2000
1800
-
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.odp, 17.08.19, 22 / 45
Peritektisches Phasendiagramm Hg – Cd
→ Gehalt in Gew.-%:Hg
ϑ/°C
10 40 600 5030 70 80 90 100Cd
20
200
100
-100
0
400
300
Schmelze
Soliduslin
ieLiqui
duslinie
962
-39 β
S + β
α + β
α + S
α
-
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Werkstoff_FO
.odp, 17.08.19, 23 / 45
Orientierung in ternären Phasendiagrammen (Dreistoffsysteme)
10 40 → % B5030 80 9020 B
10
40→
% C
50
30
8090
20
C
10
40→
% A
50
30
8090
20A
?
-
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.odp, 17.08.19, 24 / 45
Orientierung in ternären Phasendiagrammen (Dreistoffsysteme)
10 40 → % B5030 80 9020 B
10
40→
% C
50
30
8090
20
C
10
40→
% A
50
30
8090
20A
10% A20% B70% C
-
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Werkstoff_FO
.odp, 17.08.19, 25 / 45
ternäres Phasendiagramm Fe – Cr – Si bei 900°C
Cr
Si
Fe
3-phasig
2-phasig
1-phasig
γ (Austenit)
αα (Ferrit) δ
Fe5Si3 Cr5Si3
ε
ζ CrSi2
Cr3Si
Nach: Spektrum
der Wisse nschaft 11/1995
-
ww
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Werkstoff_FO
.odp, 17.08.19, 26 / 45
Eigenschaften von Legierungen
Ziegel
Kristallgemisch
Mörtel
Wär
mel
eitfä
higk
eit
?
-
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Werkstoff_FO
.odp, 17.08.19, 27 / 45
Eigenschaften von Legierungen
Ziegel
Kristallgemisch
Mörtel
Wär
mel
eitfä
higk
eit
Fest
igke
it
-
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Werkstoff_FO
.odp, 17.08.19, 28 / 45
Eigenschaften von Legierungen
Ziegel
Kristallgemisch
Mörtel
Wär
mel
eitfä
higk
eit
Fest
igke
it
Ziegel
Mischkristall
Mörtel
Wär
mel
eitfä
higk
eit
Fest
igke
it?
-
ww
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Werkstoff_FO
.odp, 17.08.19, 29 / 45
Eigenschaften von Legierungen
Ziegel
Kristallgemisch
Mörtel
Wär
mel
eitfä
higk
eit
Fest
igke
it
Ziegel
Mischkristall
Mörtel
Wär
mel
eitfä
higk
eit
Fest
igke
it?
-
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Werkstoff_FO
.odp, 17.08.19, 30 / 45
Eigenschaften von Legierungen
Här
te
Elek
tr. L
eitfä
higk
eit
A
ϑ°C
B A B
ϑ°C
Här
te
Elek
tr. L
eitfä
higk
eit
Mischungslücke
Fest
igke
it R
m
Flie
ßfäh
igke
it
Fest
igke
it R
m
Störung der Gleitebenen
etwa lineare Verläufe
feine Körnertheoretisch
-
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Werkstoff_FO
.odp, 17.08.19, 31 / 45
Metastabiles Fe – Fe3C – Diagramm
→ Gehalt in Gew.-%:Fe
ϑ/°C
4 0 5 3 6 7
1200
800
1000
1400
C
600
2 1
-
ww
w.ulrich-rapp.de
Werkstoff_FO
.odp, 17.08.19, 32 / 45
Metastabiles Fe – Fe3C – Diagramm
→ Gehalt in Gew.-%:Fe
ϑ/°C
4 0 5 3 6 7
1200
800
1000
1400
C
600
2 1
hier ist Fe3C instabil,wird vernachlässigt
-
ww
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Werkstoff_FO
.odp, 17.08.19, 33 / 45
Metastabiles Fe – Fe3C – Diagramm
→ Gehalt in Gew.-%:Fe
ϑ/°C
4 0 5 3 6 7
1200
800
1000
1400
C
600
2 1
unbedeutend,wird vernachlässigt
-
ww
w.ulrich-rapp.de
Werkstoff_FO
.odp, 17.08.19, 34 / 45
Metastabiles Fe – Fe3C – Diagramm
→ Gehalt in Gew.-%:Fe
ϑ/°C
4 0 5 3 6 7
1200
800
1000
1400
C
600
2 1
719°C
Curie-Linie,wird vernachlässigt
magnetisch
un-magnetisch
768°C
-
ww
w.ulrich-rapp.de
Werkstoff_FO
.odp, 17.08.19, 35 / 45
Metastabiles Fe – Fe3C – Diagramm
→ Gehalt in Gew.-%:Fe
ϑ/°C
4 0 5 3 6 7
1200
800
1000
1400
C
600
2 1
eutektischer PunktPrinzip ist bekannt
Eute
ktik
um4,
3% C
Eutektikale1147°C
-
ww
w.ulrich-rapp.de
Werkstoff_FO
.odp, 17.08.19, 36 / 45
Metastabiles Fe – Fe3C – Diagramm
→ Gehalt in Gew.-%:Fe
ϑ/°C
4 0 5 3 6 7
1200
800
1000
1400
C
600
2 1
Grenze für die Löslichkeitvon Kohlenstoff in Eisen
Stahl
2,06
%C
Gusseisen
Gusseisensteht nicht im Lehrplan
-
ww
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Werkstoff_FO
.odp, 17.08.19, 37 / 45
Stahlecke des Fe – Fe3C - Diagramm
Fe
ϑ°C
0
Zem
entit
1200
800
1000
1400
→ Gehalt in Gew.-%: C
600
Ferri
t
2 1
Austenit
Perli
t
1147°
723°C
Schmelze
6,67
-
ww
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Werkstoff_FO
.odp, 17.08.19, 38 / 45
Aufgabe: Langsames Abkühlen von Reineisen
Fe
ϑ°C
0
Fe3C
1200
800
1000
1400
→ Gehalt in Gew.-%: C
δ-Fe
600
α-Fe
β-Fe
6,67 1
γ-Fe
Eute
ktoi
d
1147°C
723°C
Schmelze
ϑ°C
→ t / h
ϑ°C
→ t / h
C
A H
S
E F
I
K
L↓
M
N
O
P
G
↓Q
δ-Fe
α-Fe
β-Fe
γ-Fe
Schmelze
2
B
Curie-Linie
Eute
ktoi
d
-
ww
w.ulrich-rapp.de
Werkstoff_FO
.odp, 17.08.19, 39 / 45
Langsames Abkühlen von Reineisen
Fe
ϑ°C
0
Fe3C
1200
800
1000
1400
→ Gehalt in Gew.-%: C
δ-Fe
600
α-Fe
β-Fe
6,67 1
γ-Fe
Eute
ktoi
d
1147°C
723°C
Schmelze
ϑ°C
→ t / h
ϑ°C
→ t / h
α-Fe
1536 270 J/g
911
768β-Fe
γ-Fe
δ-Fe
Schmelze
139210,5 J/g
7,5 J/g
28,4 J/g
C
A H
S
E F
I
K
L↓
M
N
O
P
G
↓Q
δ-Fe
α-Fe
β-Fe
γ-Fe
Schmelze
2
B
Curie-Linie
Eute
ktoi
d
-
ww
w.ulrich-rapp.de
Werkstoff_FO
.odp, 17.08.19, 40 / 45
Aufgabe: Langsames Abkühlen von C50
Fe
ϑ°C
0
Zem
entit
1200
800
1000
1400
→ Gehalt in Gew.-%: C
600
Ferri
t
2 1
Austenit
Perli
t
1147°C
723°C
Schmelze
ϑ°C
→ t / h
C
A
S
E F
K
L↓
P
G
↓Q6,67
-
ww
w.ulrich-rapp.de
Werkstoff_FO
.odp, 17.08.19, 41 / 45
Langsames Abkühlen von C50
Fe
ϑ°C
0
Zem
entit
1200
800
1000
1400
→ Gehalt in Gew.-%: C
600
Ferri
t
2 1
Austenit
Perli
t
1147°C
723°C
Schmelze
ϑ°C
→ t / h
C
A
S
E F
K
L↓
P
G
↓QFerrit + Perlit
Ferrit + Austenit
Schmelze
S + Austenit
Austenit
723
6,67
-
ww
w.ulrich-rapp.de
Werkstoff_FO
.odp, 17.08.19, 42 / 45
Aufgabe: Langsames Abkühlen von C150
Fe
ϑ°C
0
Zem
entit
1200
800
1000
1400
→ Gehalt in Gew.-%: C
600
Ferri
t
2 1
Austenit
Perli
t
1147°C
723°C
Schmelze
ϑ°C
→ t / h
C
A
S
E F
K
L↓
P
G
↓Q6,67
-
ww
w.ulrich-rapp.de
Werkstoff_FO
.odp, 17.08.19, 43 / 45
Langsames Abkühlen von C150
Fe
ϑ°C
0
Zem
entit
1200
800
1000
1400
→ Gehalt in Gew.-%: C
600
Ferri
t
2 1
Austenit
Perli
t
1147°
723°C
Schmelze
ϑ°C
→ t / h
C
A
S
E F
K
L↓
P
G
↓Q
(Korngrenzen-)Zementit + Perlit
(Korngrenzen-)Zementit
+ Austenit
Schmelze
723
6,67
S + Austenit
Austenit
-
ww
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Werkstoff_FO
.odp, 17.08.19, 44 / 45
Aufgabe: Langsames Abkühlen von Gusseisen mit 3% C
1147°C
→ Gehalt in Gew.-%:Fe
1200
800
1000
1400
C
600
Austenit
Zem
enet
it 6,
67%
C
2,06
%C
Perli
t
723°C
Schmelze
C
A
S
E
D
K
L↓
P
G
↓Q7 4 0 5 3 6 2 1
F
ϑ°C
Ferri
t
Lede
burit
-
ww
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Werkstoff_FO
.odp, 17.08.19, 45 / 45
Langsames Abkühlen von Gusseisen mit 3% C
1147°C
→ Gehalt in Gew.-%:Fe
1200
800
1000
1400
C
600
Austenit
Zem
enet
it 6,
67%
C
2,06
%C
Perli
t
723°C
Schmelze
C
A
S
E
D
K
L↓
P
G
↓Q7 4 0 5 3 6 2 1
FAusscheiden vonSekundärzementitaus dem Austenitan die
Korngrenzen Umwandlung des
Restaustenits zu Perlit= Eutektoid aus Ferrit und Zementit
Ausscheiden vonAustenitaus der Schmelze
Umwandlung der Restschmelze zu Ledeburit= Eutektikum aus
Austenit / Perlitund Zementit
ϑ°C
Ferri
t
Ausscheiden vonTertiärzementitaus dem Ferrit
Lede
burit
-
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.odp, 17.08.19, 46 / 45
Aufgabe: Langsames Abkühlen von Gusseisen mit 5% C
1147°C
→ Gehalt in Gew.-%:Fe
1200
800
1000
1400
C
600
Austenit
Zem
enet
it 6,
67%
C
2,06
%C
Perli
t
723°C
Schmelze
C
A
S
E
D
K
L↓
P
G
↓Q7 4 0 5 3 6 2 1
F
ϑ°C
Ferri
t
Lede
burit
-
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Werkstoff_FO
.odp, 17.08.19, 47 / 45
Langsames Abkühlen von Gusseisen mit 5% C
1147°C
→ Gehalt in Gew.-%:Fe
1200
800
1000
1400
C
600
Austenit
Zem
enet
it 6,
67%
C
2,06
%C
Perli
t
723°C
Schmelze
C
A
S
E
D
K
L↓
P
G
↓Q7 4 0 5 3 6 2 1
Lede
burit
F
Ausscheiden vonPrimärzementitaus der Schmelze
Ausscheiden vonTertiärzementitaus dem Ferrit
Ausscheiden vonSekundärzementitaus dem Austenitan die
Korngrenzen Umwandlung des
Restaustenits zu Perlit= Eutektoid aus Ferrit und Zementit
Umwandlung der Restschmelze zu Ledeburit= Eutektikum aus
Austenit / Perlitund Zementit
ϑ°C
Ferri
tFe
rrit
Lede
burit
