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Llntersuchung des thermischen Zerfalls von Calciumoxalat und Calciumcarbonat auf einer Thermowaage hoher Genauigkeit Von HORST PETERS und HANS-GEORG WIEDEMANN Mit 4 Abbildungen Inhaltsiibersicht Zur Prufung der Genauigkeit einer Thermowaage wurden die Zerset'zungskurven von Calciumoxalat und gefalltem Calciumcarhonat aufgenommen. Es zeigte sich, daW das wasserfreie Calciumoxalat schon bei 300" (? instabil ist und sich langsam unter Ent- wicklung von Kohlenmonoxyd zwsetzt. Daher ist die Bestirnmung des Atorngewichts von Kohlenstoff aus den Stufen der Zersetzungskurve des OxaIats nicht xniiglich. Aus den beim thermischen Zerfall des Calciumcarbonats gefundenen CaC0,:CaO-Gewichtsver- haltnissen wurde der mittlere Fehler einer einzelnen Wagung auf der Waagc zu etwa & 0,08 mg ermittelt. Aus der numerischen Auswertung der Versuche ergibt sich, daR genauc Ergcbnissc bci thcrmogravimctrischen Arbeiten nur untcr Beriicksichtigung des tempcraturabhangigcri Auftricbs von Substanz, Tiegcl und Ticgcltragcr erhaltcn werden Summary In order to tcst thc accuracr of a thermobalance the thermal decomposition of calcium oxalate and of precipitated calcium carbonate was examined. The anhydrous oxalate is already instahle at a temperature of 300" and is decomposing slowly under generation of carbon monoxide. For that reason the Computation of the atomic weight of carbon from thr levels of the pyrolysis curve of ralcium oxalatc is impossible. An average error of about f 0,08 mg. at a single weighing is derivcd from the CaCO, to CaO ratio observed at the thermal decomposition of the carbonate. From the arithmetical analysis of the experiments it becomes evident that accurate results are obtained only under con- sideration of the buoyancy of the substance, the crucible, and thc cruciblv bcarer dcpen- dent on the temperaturr. Einleitnng In der vorhergehendcn Vcroffentlichung 1) wurde eine Thermo- waage beschrieben, die speziell fur die Untersuchung von Reduktions- gleichgewichten, bei denen eine Gasphase betciligt ist, cntwickelt wurde. Um diese Waage auf ihre Genauiglieit zu priifen und urn einen Vergleieh mit anderen Konstruktionen zu erhalten, wollten wir eine Substanz, 1) H. PETERS u. H.-G. WIEDEMANN, Z. anorp. allg. Chem. 298, 202 (1959).

Untersuchung des Thermischen Zerfalls von Calciumoxalat und Calciumcarbonat auf einer Thermowaage hoher Genauigkeit

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Page 1: Untersuchung des Thermischen Zerfalls von Calciumoxalat und Calciumcarbonat auf einer Thermowaage hoher Genauigkeit

Llntersuchung des thermischen Zerfalls von Calciumoxalat und Calciumcarbonat

auf einer Thermowaage hoher Genauigkeit

Von HORST PETERS und HANS-GEORG WIEDEMANN

Mit 4 Abbildungen

Inhaltsiibersicht Zur Prufung der Genauigkeit einer Thermowaage wurden die Zerset'zungskurven

von Calciumoxalat und gefalltem Calciumcarhonat aufgenommen. Es zeigte sich, daW das wasserfreie Calciumoxalat schon bei 300" (? instabil ist und sich langsam unter Ent- wicklung von Kohlenmonoxyd zwsetzt. Daher ist die Bestirnmung des Atorngewichts von Kohlenstoff aus den Stufen der Zersetzungskurve des OxaIats nicht xniiglich. Aus den beim thermischen Zerfall des Calciumcarbonats gefundenen CaC0,:CaO-Gewichtsver- haltnissen wurde der mittlere Fehler einer einzelnen Wagung auf der Waagc zu etwa & 0,08 mg ermittelt. Aus der numerischen Auswertung der Versuche ergibt sich, daR genauc Ergcbnissc bci thcrmogravimctrischen Arbeiten nur untcr Beriicksichtigung des tempcraturabhangigcri Auftricbs von Substanz, Tiegcl und Ticgcltragcr erhaltcn werden

Summary In order t o tcst thc accuracr of a thermobalance the thermal decomposition of

calcium oxalate and of precipitated calcium carbonate was examined. The anhydrous oxalate is already instahle a t a temperature of 300" and is decomposing slowly under generation of carbon monoxide. For that reason the Computation of the atomic weight of carbon from t h r levels of the pyrolysis curve of ralcium oxalatc is impossible. An average error of about f 0,08 mg. a t a single weighing is derivcd from the CaCO, to CaO ratio observed a t the thermal decomposition of the carbonate. From the arithmetical analysis of the experiments i t becomes evident that accurate results are obtained only under con- sideration of the buoyancy of the substance, the crucible, and thc cruciblv bcarer dcpen- dent on the temperaturr.

Einleitnng In der vorhergehendcn Vcroffentlichung 1) wurde eine Thermo-

waage beschrieben, die speziell fur die Untersuchung von Reduktions- gleichgewichten, bei denen eine Gasphase betciligt ist, cntwickelt wurde. Um diese Waage auf ihre Genauiglieit zu priifen und urn einen Vergleieh mit anderen Konstruktionen zu erhalten, wollten wir eine Substanz,

1) H. PETERS u. H.-G. WIEDEMANN, Z. anorp. allg. Chem. 298, 202 (1959).

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PETERS u. WIEDEMANN, Thermischer Zerfall von CalciumoxaIat und Calciumcarbonat 143

deren Zerfall bereits von anderen Autorcn genau studiert wurde, thermo- gravimetrisch zersetzen. Unter vielen in Frage kommenden Verbin- dungen schien Calciumoxalat besonders geeignet zu sein, da die beim Erhitzen entstehenden Produkte in einem groGeren Temperaturintervall bestandig und gcwichtskonstant sein sollen. Nach DCJVAL~) geht die Zersetzung iiber folgende Stufen:

Ca(COO), . H,O 3 Ca(COO), -+ CaCO, + CaO.

Die Abgabe des Kristallwassers, die zwischen 100 und 240" C erfolgt, ist, wie sich Fei unseren Untersuchungen herausstellte, reversibel, wahrend die Abspaltung von Kohlenmonoxyd durch das wasserfreie Oxalat irreversibel ist. Abb. 1 zeigt eine von uns mit einer Einwaage von 2 3 0 m g Ca(COO), H,O erhaltene Zerset- zungskurve.

Urn ein Beispiel fur die Genauigkeit der von ihm benutzten CHEVE- NARDSChen Thermo- waage3) zu geben, hat DUVAL aus den Zerset-

loo K K ) 300 wo 500 6oo 700 BOO goo 1000 maG Ternperatur -

zungsstufen gewich t des

das Atom- Abb. 1. Thermogravimetrische Zersetzungskurve vpn Calciumoxalat Kohlenst of fs

crrechnet . Sind A, B und C die Massen des wasserfreien Oxalats, des dsraus entstehenden Car-

bonats und des schliefilich zuruckbleibenden Oxyds, so ist, da CO und CO, nacheinander in aquimolaren Mengen abgespalten werden, das Verhaltnis der Stufenhohen 1 (= A -B) und 1' (= B - C; Abb. 1)

1 - A - B C O - x + 1 6 1' B - C -COY--'

wobei x das Atomgewicht des Kohlenstoffs bedeutet. Hieraus ergibt sich

1st m der mittlere Fehler der einzelnen Werte A, B und C, so folgt fur den mittleren Fchler m, des gesuchten Atomgewichts aue dcm Fehlcrfortpflanzungsgcsetz

m A m,= 714- .

~

2) C. DUVAL, ,,Inorganic Thermogravimetric Analysis", Amsterdam 1953, S. 35. 3 ) P.CHEVENARD, X.WACHE u. R.DE LATULLAYE, MPtaux et Corrosion 18,121 (1943).

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I 44 Zeitsclirift fur anorgankche und allgeineine C'hrniic. Band 300. 1959

MaBgehend fur die Gcnauigkeit des Ergebnisses ist also c h i Ver- lialtnis des Wagefehlers m aur Einwaage A, wobei der groBe Zahlen- faktor erkennen lafit, daB eine genaue Bestimmung von x auf diesem Wege recht schwierig sein wird. Andererseits ermoglicht der sich aus rnehreren Xessungen ergcbende Fehler m, uber die Beziehung 3 einen Bchlul3 auf die Genauigkeit der Waage, die durch ni ausgedriiekt werden 1ta 11 11.

DL \ -\L teilt i t i seiner monograph it^ *) folgende fur das Atoingcu icht grfundc iiw

IVrrtc. niit: 1 2 , O O ; 12,06; 12,08; 3 2 , O O ; 12,OO; 1 2 , O O . Sie sind das Ergebnis von sechs Zcr- sr.tzunqen, clic Studeiitcn mit drr CHEvENARDsch(m Waage durchfdhrten. Der niittlerc Fehler dcr Einzeiwrte dicser MeBsrrie betragt in, = f O,O4; dies entspricfit nacli der Rrziehung 3 siner rvlativen Wagegenauiglieit miA vnn 3 5 . 10-5. Nach DUVAL hat dip bei1ut7te Waage jedoch cine geringere relstivv Genauigkeit \;on 3 . 10W bis 4 . Iiirrnach waren allrrdinge fur nix IVcrte zwischn _t 2 und i 0,3 zu erwartcn.

N-ie bereits in der ersten Veroffentlichung dargelcgt wurde, ist ts l k geiiaueren thermogravimctrischen Untersuchungeii erforderlich, an den Wigctrgebnissen Korrekturen anzubringen. die den stark init tier Tt>niperatur und der Gaszusammeiisetzung veranderlichen Auftrieb xm Substanz, Tiegel und liegeltrager bcriicksichtigen. Rei der eingehend behandeltcii L%uswcrtung der thermischen Zersetzung des Calcium- cwbonats wird gezeigt werden. welche Verbesserung der Ergebnisse herdurch erzielt werden kann.

Der thwmische ZerPall von Calciumoxalat

Yur diesc Untersuchungen standen zwei PrBparate, ein pro analysi EIaiidclsprodukt und ein mit Ammoniumoxalat aus Nitratlosung ge- fiilltes Calriunioxalat zur Verfugunp. Zunachst wurden zur Orientierung niit geringeii Einwaagen (etwra 250 mg) von beiden Substanzen Zer- sctzungskurrc.rr aufgenomrnen; die sich als vollig identisch erwiesen. (Abh. 1). Wihrend der Versuche wurde ein langsamer Strom trockener Luft clurcli dic Waage geleitet. Nachdem so die Temperaturbereiche, in deneii die Substana und ihre Zerfallsproduktc konstantcs Gewicht zeigeii (siehe Abb. I), nochmals festgelegt waren, wurde die zwolffaclie Menpe Oxalat (etwa 2.8 g) so vie1 konnten die Tiegel fassen - eia- geseizt. Durch diese Erhohung der Einwaagc sollte sich nach G1. (3) der Fehler nix tvesentlich vcrringcrn.

Wiihrend bei den ersten Zersetzungsreihen mit einem gleichmal3igtn Temperaturanstieg von 3 Grad pro Min. gearbeitet wurde, gingen wir bei diesen Versnchen zur isothermen Erhitzung uber, die PETTRE 5 ,

4 ) c'. DL V I L . ,,Inorganic Therrnograviuirtric Analysis", Amstrrdarn 19,53, S. 4?. *) RI. PETTRE, dngew. Chem. 65, 549 (1953).

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i'ETERS u. WIEDEXANIC, Thermischer Zerfall voli &~ciualoxa~at Und Cakiurncnrbonat 145

in die Thermogravimetric cinfuhrte. Dei dieser Uiitersuchungsmethode wird die Substanz bis zur Gewichtskonstanz auf gleichbleibender Tem- peratur gehaltcn. Diese Prozedur wird dann bei etwas hoherer Tem- peratur (AT = 5 bis 10") wiederholt, his Schritt, fur Schritt der interes- sierende Temperaturbcreich uberstrichen ist. Zuniichst, zeigte es sich, da8 die Abgabc des Kristallwassers durch das Oxaht reversibel ist. Wird tier Versuch auf der Stufe des wasscrfreien Oxalats unterbrochen (-280" C), so nimmt es nach dnni Abkiihlen nuf Zimmertemperatur aus der Luft Feuchtigkcit auf, bis das ursprungliche Gewicht wieder erreicht ist. Den letzten Rest Kristallwasser gibt das Oxalat nur sehr ziigernd ab. Da gleichzeitig schon gcringe Mengen Iiohlen- monoxyd abgespalten werdcn, ist ein definierter Endpunkt der Reaktion nicht zu bemerken. Wir hielten das Oxalat 40 St,unden auf 300" C und beobachteten, da8 das Gewicht nach und nach untcr den theoreti- schen Wert fur Ca(COO), absinkt. Dieser folgt ails den CaC0,- und CaO-Gewichten, die bei weitcrer Zersetzung gemessen werden. Bei lileineren Einwaagen wird dieser Effekt wegen seiner Kleinhcit viillig iiberschcn; er ist jedoch so grol3, daB eine Berechnung dcs Kohlenstoff- At'omgewichts nach dem angegebenen Vcrfahren unmiiglich ist .

Das wasserfreie Calciumoxalat steht hiernach in seinem Ver- halten zwischen Mg(COO),, das noch schneller CO verliert, und Sr(COO), und Ra(COO),, die beide bis etwa 400* C vollig stabil sein sollen6). Die an die Oxalatstufen anschlie8enden Niveaus des Calciumcarbonats und dcs Calciumoxyds sind dagegen innerhal b der Existenzbcreiche dieser Verbindungen gewicht.skonstant. Dadurch war die Miiglichkeit gegeben, die Erprobung der Waage an diescn Stufcn fortzusetzen und als Test das aus den gefundencn Gewichten des Carbonats und des Oxyds be- rcchenbare Atomgewicht des Calciums zu verwenden.

Thermischer Abbau von Calciumetlrhonat Fur dicse Versuche benutzten wir ein sehr reincs Calciumcarbonat yon MERCK mit,

htjchstens 0,059; Vernnreinig~ingen (gcfallt, zur Silicatanalyse Iiacli SMITH). Es wurde 24 Stundcn bei 105" C gctroclmet und im Exsikkator aufhewahrt. Die Einwaagen, zum Vergleich auf eiiier Mikrowaage und aiif der Thcrmowaagc vorgenommen, betrugen nahezu 2 g. Wir nahmen sLintlichc Zersetzungen entweder in getrockneter, langsam striirnender Luft, oder -- aus noch zu besprechenden Griinden - in einer C0,-Atmosphare bei einem Tempersturanstieg von 2"/rnin und bei zeitweiliger isotherrncr Erhitzung vor. Eine Meareihe dauerte etwa 8 bis 10 Stunden.

Im Gegensat'z zu dem Calciunicarbonat, das durch den Zerfall von Oxalat entsteht und das ab 550" gewichtskonstant ist, zeigten diese

~ ~~ ~ ~~

6 ) C. Duvac, ,,Inorganic Thermogravimetric Analysis", Amsterdam 1953, S. 312 urid 398.

Z . anorg. allg. Chemie. Bd. 300. 10

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146 Zeitschrift fur anorganische und allgenieine Chemie. Band 300. 1959

Proben awischen 400 und 800" C einen deutlichen Gewichtsverlust von 0,32%, dcr auf die Entfcrnung sehr fest haftenden Wassers zixriick- zufuhren ist (Abb. 3). Nach DVVAL') verhalt sich gefalltes Barium- carbonat ahnlich; es gibt zwischen 400 und 600" C etws 4 mg Wasser pro 1 g Carbonat ab. Da das Calciumcarbonat in Luft schon a b 700" C

I 9qoac

Zersefzungsd&ck von Ca CO, be; 895°C - 760 Tcrr

Abb. 2. Verlauf der C0,-Ab- spaltung in Luft und in C 0 2

beginnt, CO, abzuspalten, fuhrten wir die Versuche schliefilich in rcinem CO, durch, in dem die Reaktion erst bei 895" C tin- tritt (Abb. 2). Wie die Zersetzungskurven zeigen (Abb. 3), wird hierdurch erreicht, daB vor der CO,-Abspaltung alles vor- handenc Wasser abgegeben wird.

Nachteilig ist jedoch, da13 die Reaktion jetzt nach ihrem Einsetzen sehr vie1 heftiger verlauft. Bei den ersten Versuchen in CO, wurde hierdurch rtwas CaO aus dem Tiegel herausgeschleudert. Die VerIuste betrugen bis zu 4,s mg. Um diesen Ohelstand zu vermeiden, haben wir in den letzten MeBrcihen nach Erreichcn von 880" C die Tempe- ratur auf 650" gesenkt und das Kohlendioxyd durch Luft verdrangt. Beim Aufheizcn erfolgte

die Zersetzung jc tz t langsarn und storungsfrei. Nach Ende der C0,-Entwiclilung wurde die Waagc bei etwa 1000" C wieder mit CO, gefiiIlt und das Calciumoxyd darin bis zur Gewichtskonstanz gegluht. Hierzu waren Temperaturen bis 1100" C erforderlich, da das Oxyd zunachst, moglicherweise im Critterverband, noch etwa O , l % CO, zuriickhdt. In ubereinstirnmung rnit DUVAL konnten wir kcinc Anzeichen fur die Bildung cines basischen Carbonats im Verlauf der Zersetzung beobachten8).

Auswertung In der vornngtgangenen Veroffentlichung war bereits ausfiihrlich

sngegebcn worden, welche Korrekturen an den mit dcr Thermowaage bestimmten Gewichten anzubringcn sind, urn die Vakuumgewichte z i i erhaltcn. Tab. 1 ent,h%lt in Spaltc 4 die bei einer Zersetzung in Hohlcn- dioxyd gefundenen Gewichtsandcrungen fur einige Temperatureii, bei denen gewichtskonstante Verbindungen vorlagen. Zusammen mit der Einwaage an CaCO, (1 ,99471 g) , die ebenfalls auf der Thermowaage und in CO, vorgenommen wurdc, crhBlt man hieraus die unkorrigierten Aubstanzgewichte der Spalte 5. In der ersten Gruppe von McIJpunkten (Nr. 1 bis 13) ist deutlich eine scheinbare Gcwichtszunahme zu erltennen, die durch den mit zunchmender Ofentemperatur kleiner werdenden Auf-

') C. DUVAL, ,,Inorganic Thrrmogravimetric Analysis", Amsterdam 1963, S. 396. 8 ) G. LOCKEMAEN, Z. analyt. Chem. 129, 213 (1949).

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PETERS u. WIEDEMANN, Thermischer Zerfall von Calciumoxalat und Calciumcarbonat 147

11063 ~ -1,83 I 1,99288 1129,2, -1,83 1,99288

52 875,811149,0, -1,83 , 1,99288 ~ ~~~ _ _ _

Tabelle 1 Z e r s e t z u n g von CaCO, i n (20,-Atmosphare

Versuchsdauer 8 Stunden. Waagentemperatur 19,30" C. Einwaage in CO, (unkorrigiert) : 1,99471 g

-0,307 -3,65

-0,307 ---3,67 -0,307 , -3,66

~. -~

MeB- iunkt Nr .

+0,36 +0,35 +0,34

1 3 5

9 11 13

I

_-

1,98928 1,98926 1,98924 -

t "C

~

19,30 21,E 29,5 37,s 54,s 78,9

103,i _ _ _ _ ~

+0,13 +0,13 +0,13 <0,12

T "K

~ _ _ _ _ _ _ 1,11446 1,11446 1,11446 1,11445

~~~~~

292,5 294,3 30 2,7 311,O 328,O 352,l 376,3 -

~

67 68 69 70

~

Gew.- anderung

'W

~

1123,O 1127,2 1130,8 1140,2

Auftrieb Gewicht der Ge-

unkorr' 1 wichte ~ nig

1,99471 -0,307 1,99490 1,99516 3,99533 1,99574 1,99611 1,99636

~ ~~

-0,307 - 0,307 - 0,307 - 0,307 - 0,307 - 0,307

J A Tiegel, Tiegel- trager

+ 0,oo -- 0,PO - 0,42 - 0,58 - 0,87 - 1,14 - 1,36

Vakuurri- gewicht

g ~~ - ~~

1,99575 1,99573 1,99573 1,99571 1,99576 1,99578 1,99574

CsCO, (feucht) Vakuurngewicht, Nittelrvert = 1,99574 g

(Auf der Mikrowaagc chgewogcii 1,995763g

~ _ _ _ _ _ ~ ~~~ ~ ~~

1396,2 - 876,42' 1,11829 ' U,230 - 3,73 1400,4l- 876,42 1.11829 I -0,230 , -3,73 1404,O -876,42 1,11829 , -0,230 -3,73 1413,4 - 876,42 1 1,11829 -0,230 -3,73

~ ~~ ~~ _____ ~-

CsO Vakuumgewicht, Mittdwert

trieb dcr Substanz, des Tiegels und des Tiegeltriigers vorgetauscht wird. Die weiteren Spalten enthalteri die anzubringenden Korrekturen. Die dnderung des Auftriebs, AA, von Tiegel und Tiegeltrager wurde in einem Rlindversuch, der mit dcm gleichcn Temperaturanstieg wie der Haupt- versuch durchgefiihrt wurde, bestimmt. Abb. 4 zeigt das Ergebnis. Aus der durch dic einzclnen Punlite gclegten glatten Kurve wurden fur die in Tab. 1 angcgcbenen Ternperaturen die AA-Werte entnommen. In Spaltc 6 ist dcr Auftrieb der Gcwichtc, die sich auf dcr Waagen- temperatur z (1 9,30 C) hefinden, aufgefiihrt.

Er betrigt

(4) o r A = I11 - ,

wobei m die Mass? dcr Grwichtr, G ihre Dichte und pr die Dichtc der Gasatmosphare bri der Terriperatur t drs Waagcgehauses ist. = 1,83 mg/c1113 bei 19,30"). Der Auf-

10*

Page 7: Untersuchung des Thermischen Zerfalls von Calciumoxalat und Calciumcarbonat auf einer Thermowaage hoher Genauigkeit

trirb dcr Substanz sclllieBIich ist R.1

A = - - . d P 7 . T ' (5)

(&I x Masse, d von 2,71 g/crn' uiid fur Pa0 i o n 3,4 g/cni? angrnoiuiiitm.

In der letzten Spalte der Tabelle sind die mit diesen Korrekturen erhaltenen Vakuumgewirhte aufgefiihrt, die fur jede Gruppe von Me&

Dichte, T a h . Temperatur dcs Ofens.) Fnr Caf'O, wurde ciiic Dichte

abgegebene C0,-Menge: 87@mg

i

Abb. 3. Zersetzuiigskurve von CaCO, iii C0,- Btmosphare. Die Kurventcilc iiber 900" C sind

um 870 mg riaeh oben versetiohen. -0-- 0- -0-- unkorrigiertes Gemicht ; -Q-Q-@- Korrektur fur dic Ariderunp des Suftriebs von Tiegel uiid Tiegeltrager angebracht,; -cl--c-c;- Korrektur fiir .die Bnderung des Suhstanzauftricbs angc- hracht. Gewicht in CO, bri Waagrritrriiperat,ar

(19,30" C)

punkten beinerkenswert lion- stant sind. Dies ist besoiiders bei der ersten Gruppe ZLI be- achten, in der dieXnderung der TCorrclitur mit T arri griiGterr ist.

Fur die qraphische Uar- stellung der Ergebnisse ist cs hdufig vorteilhafter. die Aus- wertung suf cine andere. etwas abweichende Weisc vomu- nehmen, iiidern man d r ~ i Auf- trieb der Gewichte zungclist unberurksichtjgt la& und statt tles zu addierer1de.n Auftriebs A der Substanz (Bezieliuiig 5). die Bndcruiig von A bei der Ten rperaturerhohun fi r( )n t a 11 f T snbtrahiert.

M 1 A = --g, d (1 ;). (6)

Die letztc. Spalte drr Tal). 2, in t1t.r die 7 w ~ i t c Ausi+ertmetliodc auf d(w glcichen Versuch aiigewandt wurcle, eiithalt nun nicht die Vakuurn- grwichte, sondcrn das Gcwicht der bei dcr Temperatur T jrweils vor- licperiden Substaiiz in CO,, rrduziert auf die Waagrntcinperatnr T. 1Xc.s~. ,,Luft"-Gewic~hte 111 sind dann iiach

auf das Vakunm umzur1~c1inc.11, x u1x.i t l die Dicllte der Suhtanr; und u die der henutzten Grwichte ist.

Der Vorteil dcs zweiten T'erfahrens licgt darin, da13 schorl die A d - tragung der .Luft"-Gewichtc (lie Trmperaturgebietc. in dtncn gewivhts-

Page 8: Untersuchung des Thermischen Zerfalls von Calciumoxalat und Calciumcarbonat auf einer Thermowaage hoher Genauigkeit

I'ETEES u. WIEDEMAKX, Therinischer Zerfall yon Calciulnoxalat und Calciumcarbonat 14'3

konstantc Phasen vorliegen, durch strcng horizontale Kurvenstucke aus- zeichnct. Abb. 3 zeigt fur dcn in den Tab. 1 und 2 ausgewerteten Ver- such die Zersetzungskurvr ; die Gro13e der einzelnen Korrekturen ist deutlich zu erkennen. Die untersten Kurven gcben die ,,Luft"-Ge- wichte von CaCO, und t

F3 CaOinCO,beil9,30"C. .s

Aus den in einer F Zersetzungsfolge ge- 2 fundenen Massen des 1 trockeiien Calciumcar- 3 bonats (A) und des u daraus eritstchenden Calciuinoxyds (13) la& sich das Atomgewicht

Z'

des Calciums bestim- men. Es gilt trager init der Trmprratur in CO?

Abb. 4. Wnderung des Auftriebs yon Tiegel und Tiegel-

y + l G CaO B 44,010 - CO,

~~ - ~~ - A - B '

(44,010 = Molgewicht des CO,)

woraus fiir das Atomgewicht

- 16 B

9 = 44,010 ~ A - B (9)

folgt. von y

Das Fchlcrfortpflanzungsgesetz liefert fur den rnittkren Fehler

(10) Ill

my - 261 - 9 .

In Tab. 3 sind die Ergebnisse aller von uns in CO, durchgefuhrten Zersetzungen von CaCO, aufgefuhrt, die im Mittel ein Atomgewicht von 40,064 ergeben, das sehr gut mit dem anerkannten Wert von 40,08 uber- einstimmt. Der mittlereFehler my=- j 0 , O l O liefert iiber dieBeziehung10 fur den mittleren Fehler yon A urid B ni =: & 0,08 mg. Dies ist der Fehler einer Einzelwagung, der sich aus dem Fehler der Tarawagung bei der Einwaage und dem Feliler dcr experimentellen Bestimmung der d A-Kurve fur Tiegel und Tiegeltrager zusammensetzt. Daneben wirken sich peringe Anderungcn der Waagentemperatur z ebenfalls vcrschlech- ternd suf das Ergebnis aus. I n der zwciten Halfte der Tab. 3 sind die scheinbaren (unlrorrigicrtcn) Gewichte und die jeweils am ihnen be-

Page 9: Untersuchung des Thermischen Zerfalls von Calciumoxalat und Calciumcarbonat auf einer Thermowaage hoher Genauigkeit

150 Zeitschrift fur anorganische und allgemeine Chemie. Band 300. 1959

51 856,O 1129,3 -1,83 ' 1.99288 52 ; 875,s 1 1149,O , -1,83 ~ 1,99288

MelS- punkt

Nr .

-3,66 -1 ,OO 1,98822 -3,67 - - 1 , O l ' 1,98820

1 3 5 T 9

11 13

1 G1u'l- CaO coy

Vcrlust I vcrlust I

pc~glullt

Tabelle 2

-4t0111-

gewiclit

t "C

~___ ~-

19,30 21,15 29,5 37,s 5 4 3 78,9

103,l

Zerse tzung von CaCO, in GO,-Atmosphare

"K

292,5 294.3 302,T 311,O 328,O 352,l 376.3

1 1,99471 1 1,99490

1,99533 1,99574

! 1,99611 ' 1,99636

1 1,99516

d A fur Tiegel u. Tiegel- trager

f 0900 -- 0,'Lo - 0,42 - 0,58 - 0,x;

AA fur Gcwicht Substanz in CO, bei

mg I 19,30°C

-I- i 0,00 1 1,99471

-0,05 1 1,99469

-0,15 1,99472

- 0,Ol 1,99469

-0,08 1 1,99467

--,I4 1 --0,23 1,99474 -1,36 -0,30 1,99470

~.

CaCO, (feucht) im CO, bei l9,30" C (Mittdwcrt) 1,99470 g

im Vakuum -- 1,99574 g

(WO, (trocken) ir

im Vakuum __ .-

67 lld3,0 1 K3NR:f 68 1127,2

70 1 1140,2 1413,4 69 ~ 1130,s 1404,O

CO, bri 14,30' II (Mittrlwert)

~~

- 876,42 1,11829 - 3,73 -876,421 1,11829 ~ -3,73 - 876,42 1 1,11829 - 3,73 ~- 876,42 1,11829 - 3,73

= 1,98822g

= 1 , 9 8 9 2 6 ~ -~ ~- ~~

-0,48 j 1,11408 -0,48 i 1,11408 -O,48 1 1,11408 -0,48 I 1,11408

~~ ~~~~ ~ - -~

CaO in @O, bei 19,3O" C (Mittrlw-crt) 1,11408 g

irn \T'alLuum - 1,11446g ~ ~~ ~ __

Tabelle 3 Gcwicht r d c r b r i dcr therniisclien Zerse tzung von CaCO, a n f t r e t t * n d ~ n

ge w i c h t s k o n s t a n t en €'has e n

a) korrigiert auf Vakuum : ~~ ~~~ ~~~~~ -

CaCO, gcgliiht Nr.

I ~ ~ ~ . _ _ _ ~~

1,99625 1,98974 2 1,99574 1,98926

1,98841 4 1,99532 1,98869

Page 10: Untersuchung des Thermischen Zerfalls von Calciumoxalat und Calciumcarbonat auf einer Thermowaage hoher Genauigkeit

PETERS u. WIEDEYANN, Therniischer Zerfall von Calciumoxalat uiid Calciurncarbonat 151

b) direkte, unkorrigierte Wigcergebnisse : . ~ ~ ~ ~ _ _ . ~~ -

CaCO, CaO CaCO, gegluht , gegliiht

- ~~

g

I I I

Nr.

1 1 1,99521 1,99338 ~ 1,11848 2 1 1,99471 1,99288 , 1,11829 3 ' 1,99381 1,99205 1,11788 874,17 4 1 1,99427 1,99229 1,11786 874,43 1 , ~ i 40,262

Blittelwert: 40,270 _ _ __ .~

stimmten Atomgewichte zu finden. Besonders an deli errechneten Atomgewichten und am Gluhverlust wird sichtbar: welche Verbesserung durch die Reriicksichtigung des Auftriebs erreicht werden kann.

Rostock: Institut fur P h ysikalische Chemie der Universitat .

Btsi der Redaktion eingegangen a m 4. Septemlwr 19.V.