Hallo,
ich habe folgendes Problem:
In ein mit Kaliumnitratlsg. gefülltes U-Rohr wird links eine
Kathode und rechts eine Anode eingebracht. Die KNO3-Lsg. wird mit
KMNO4-Lsg. unterschichtet. Eine Spannung wird angelegt. Man sieht
die Permanganat - Ionen (lila) zur Anode wandern. Zur Berechnung
der Wanderungsgeschwindigkeit und Ionenradius wird u.a. die
Stärke des elektrischen Feldes benötigt. Es ist gegeben durch
[DELTA][PHI] / l. Mit l als Elektrodenabstand. Wird l nun, a,
direkt (Kürzester Weg zwischen beiden Elektroden) von Kathode zu
Anode gemessen, oder muß man, b, den Weg, den die Ionen auf sich
nehmen müssen abmessen (entlang der KNO3-Lsg.)? Weg a wären 5 cm
und ergäbe einen Ionenradius von ca. 8,5 Angström, und Weg b
wären ca. 32 cm und ergäbe einen Ionenradius von ca. 0,8 Angström.
Vielen Dank für Antworten!
Gruß Robin
rein gefuehlsmaessig…
…wuerde ich sagen, Du musst entlang des U-Rohres gehen. Schliesslich muessen sich die Ionen entlang der Feldlinien bewegen, und das geht schlecht ausserhalb des Rohres.
und ergäbe einen Ionenradius von ca. 8,5 Angström, und Weg b
wären ca. 32 cm und ergäbe einen Ionenradius von ca. 0,8
Angström.
Die beiden Radien kommen mir aber beide etwas merkwuerdig vor… War nicht ein Wasserstoffatom ca. 1 Angstroem ? Und generell, Kationen sind kleiner, Anionen etwas groesser.
Fuer Permanganat haette ich jetzt spontan was von 1 bis 2 geschaetzt, 8 kommt mir doch sehr hoch vor !
ciao
Matthias
Hallo,
ich habe folgendes Problem:
In ein mit Kaliumnitratlsg. gefülltes U-Rohr wird links eine
Kathode und rechts eine Anode eingebracht. Die KNO3-Lsg. wird
mit KMNO4-Lsg. unterschichtet. Eine Spannung wird angelegt. Man
sieht die Permanganat - Ionen (lila) zur Anode wandern. Zur
Berechnung der Wanderungsgeschwindigkeit und Ionenradius wird :u.a. die Stärke des elektrischen Feldes benötigt. Es ist gegeben : durch
[DELTA][PHI] / l. Mit l als Elektrodenabstand. Wird l nun, a,
direkt (Kürzester Weg zwischen beiden Elektroden) von Kathode
zu
Anode gemessen, oder muß man, b, den Weg, den die Ionen auf
sich
nehmen müssen abmessen (entlang der KNO3-Lsg.)? Weg a wären 5
cm
und ergäbe einen Ionenradius von ca. 8,5 Angström, und Weg b
wären ca. 32 cm und ergäbe einen Ionenradius von ca. 0,8
Angström.
Es muss der direkte Abstand Kathode-Anode genommen werden. Der Wert von 8 Anstroem klingt doch gut… Ionen sind i.A. groesser als das Wasserstoffatom, besonders da die aeusseren Elektronen nicht mehr so stark wie die beiden innersten gebunden sind.
Gruss
Ingo
…wuerde ich sagen, Du musst entlang des U-Rohres gehen.
Schliesslich muessen sich die Ionen entlang der Feldlinien
bewegen, und das geht schlecht ausserhalb des Rohres.
Die Ionen wandern zwar durch die Lösung, aber beeinflußt das die
Stärke des elektrischen Feldes? Was wäre denn bei gleichem
Elektrodenabstand und einem unten etwas nach außen ausgebeulten
U-Rohr? Würden die Ionen dann langsamer wandern?
und ergäbe einen Ionenradius von ca. 8,5 Angström, und Weg b
wären ca. 32 cm und ergäbe einen Ionenradius von ca. 0,8
Angström.
Die beiden Radien kommen mir aber beide etwas merkwuerdig
vor… War nicht ein Wasserstoffatom ca. 1 Angstroem ? Und
generell, Kationen sind kleiner, Anionen etwas groesser.
Fuer Permanganat haette ich jetzt spontan was von 1 bis 2
geschaetzt, 8 kommt mir doch sehr hoch vor !
Das sehe ich genauso! 0,8 Angström ist definitiv nicht richtig.
Ein Prof. schätzte die Größe eines Permanganat - Ions auf 4 bis 5
Angström ab. Wenn ich noch eine Hydrathülle daraufrechne kommen
die 8 Angström relativ gut hin, oder?
Gruß Robin
Hallo, Ingo,
Es muss der direkte Abstand Kathode-Anode genommen werden. Der
Wert von 8 Anstroem klingt doch gut…
Das mit dem direkten Abstand dachte ich auch zuerst, aber die
Tatsache, daß die Ionen durch die Lösung und nicht durch das
Dielektrikum Glas-Lsg.-Glas-Lsg. wandern irritiert mich etwas.
Ionen sind i.A.
groesser als das Wasserstoffatom, besonders da die aeusseren
Elektronen nicht mehr so stark wie die beiden innersten
gebunden sind.
Ja, zumindest das Permanganat-Ion, aber Meßfehler sind allemal
drin; ich habe auf dem U-Rohr viermal in 5-Min.-Abständen den
obersten Pegel der Permanganatfärbung bestimmt (auf
Millimeterpapier). Nicht gerade sehr genau, oder? Die Anzahl der
Messungen ist evtl. nicht repräsentativ, etc.
Gruß Robin
Hallo Robin,
Das mit dem direkten Abstand dachte ich auch zuerst, aber die
Tatsache, daß die Ionen durch die Lösung und nicht durch das
Dielektrikum Glas-Lsg.-Glas-Lsg. wandern irritiert mich etwas.
Ionen sind i.A.
groesser als das Wasserstoffatom, besonders da die aeusseren
Elektronen nicht mehr so stark wie die beiden innersten
gebunden sind.
Ja, zumindest das Permanganat-Ion, aber Meßfehler sind allemal
drin; ich habe auf dem U-Rohr viermal in 5-Min.-Abständen den
obersten Pegel der Permanganatfärbung bestimmt (auf
Millimeterpapier). Nicht gerade sehr genau, oder? Die Anzahl
der Messungen ist evtl. nicht repräsentativ, etc.
Solche Art von Versuche kenne ich, wo man immer ueber die Ungenauigkeit der (vorgegebenen) Messapperatur flucht… 
. Die gibt’s auch an anderen Unis…
Was wichtig ist fuer die Wanderung der Ionen ist die Staerke des elektrischen Feldes, die sich, wie Du auch geschrieben hast, aus der Potentialdifferenz Delta Phi (= Spannung U) dividiert durch den Abstand ergibt. Das gilt genau nur fuer den Raum zwischen den Elektroden, aber reicht fuer diese Versuche aus. Die Staerke des elektrischen Feldes wird unten im U-Rohr etwas kleiner sein, und somit die Ionengeschwindigkeit herabsetzen -> Fehlerdiskussion!
Oder Du machst Dir den Spass und berechnest die Feldgeometrie und die Ortsabhaengigkeit des E-Feldes. Vielleicht hilft Dir dann
http://www.tpi.uni-jena.de/tpi/common/lectnotes.html
(E-Dynamik) weiter. Sehr theoretisch, aber was erwartet man vom theoretisch-physikalischen Institut… - soll aber verstaendlicher sein als die Koelner Version. Nachdem ich mich jetzt geoutet habe, woher ich komme,
Viele Gruesse und viel Erfolg beim Versuch noch und schoenes WE
Ingo
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Hallo,
ich habe folgendes Problem:
In ein mit Kaliumnitratlsg. gefülltes U-Rohr wird links eine
Kathode und rechts eine Anode eingebracht. Die KNO3-Lsg. wird
mit
KMNO4-Lsg. unterschichtet. Eine Spannung wird angelegt. Man
sieht
die Permanganat - Ionen (lila) zur Anode wandern. Zur
Berechnung
der Wanderungsgeschwindigkeit und Ionenradius wird u.a. die
Stärke des elektrischen Feldes benötigt. Es ist gegeben durch
[DELTA][PHI] / l. Mit l als Elektrodenabstand. Wird l nun, a,
direkt (Kürzester Weg zwischen beiden Elektroden) von Kathode
zu
Anode gemessen, oder muß man, b, den Weg, den die Ionen auf
sich
nehmen müssen abmessen (entlang der KNO3-Lsg.)? Weg a wären 5
cm
und ergäbe einen Ionenradius von ca. 8,5 Angström, und Weg b
wären ca. 32 cm und ergäbe einen Ionenradius von ca. 0,8
Angström.
Hallo Robin,
selbstverständlich mußt Du das Feld entlang der Strecke messen, die die Ionen wandern. Der direkte Weg, auch wenn er kürzer ist, bleibt den Ionen durch wesentlich stärkere Felder im Glas versperrt. Die Ionen wandern ja schließlich entlang der Feldlinien. Setzt man ein gleichmäßiges Potentialgefälle entlang der Wegstrecke voraus, was nicht immer der Fall sein muß, ist die für die Wanderungsgeschwindigkeit relevante Feldstärke der Quotient aus angelegter Spannung und zurückzulegender Wegstrecke.
Jörg
Hallo, Ingo,
Was wichtig ist fuer die Wanderung der Ionen ist die Staerke
des elektrischen Feldes, die sich, wie Du auch geschrieben
hast, aus der Potentialdifferenz Delta Phi (= Spannung U)
dividiert durch den Abstand ergibt. Das gilt genau nur fuer
den Raum zwischen den Elektroden, aber reicht fuer diese
Versuche aus. Die Staerke des elektrischen Feldes wird unten
im U-Rohr etwas kleiner sein, und somit die
Ionengeschwindigkeit herabsetzen -> Fehlerdiskussion!
Oder Du machst Dir den Spass und berechnest die Feldgeometrie
und die Ortsabhaengigkeit des E-Feldes. Vielleicht hilft Dir
dann
http://www.tpi.uni-jena.de/tpi/common/lectnotes.html
Ich mache mir den „Spaß“ lieber nicht; ich glaube die Zeit ist
für die Fehlerdiskussion viel besser angewendet … .
(E-Dynamik) weiter. Sehr theoretisch, aber was erwartet man
vom theoretisch-physikalischen Institut… - soll aber
verstaendlicher sein als die Koelner Version.
Dann lasse ich de Kölner Version lieber gleich sein.
Trotzdem vielen Dank!
Viele Grüße
Robin