[OT] Frage an die Chemiker hier

[moosbert]

Völlig off-topic, aber ich hab keine Lust mich extra in nem Chemieforum anzumelden, und sooo kompliziert ist meine Frage auch nicht...

Ich möchte Ammoniak verdünnen, und zwar von 25%ig auf 1%ig (als Dispergierungslösung zur Korngrößenanalyse mit der Laserdiffraktometrie).
Gehe ich recht in der Annahme, dass ich für eine genaue Verdünnung über die Dichte der beiden Lösungen gehen muss?
Prinzipiell müsste ich ja einfach die 25%ige Ammoniumhydroxidlösung auf 1:25 (1 Teil NH3OH 25%ig und 24 Teile H2O dest.) verdünnen. Da wir aber wissen, dass aus 1000ml Ethanol und 1000ml Wasser beispielsweise keine 2000ml Lösung entstehen (unterschiedliche Größe der Moleküle --> Dichte), muss ich doch die Dichte mit in die Berechnung einbeziehen, oder?

Sähe dann folgendermaßen aus:

Dichte Ammoniak: 0.91 g/cm3
Dichte Wasser : ~1 g/cm3

folgt:
1ml Ammoniak wiegt 0.91g, 1ml Wasser wiegt ~1g

einfacher Dreisatz liefert:
1g Ammoniak = 1.099ml
1g Wasser = 1.002ml (mit genauer Dichte für Wasser = 0.998 g/cm3)

mit der Zielverdünnung von 1:25 folgt:
109.89ml (entspricht 100g) NH3OH (25%ig) plus 2404.80ml (entspricht 2400g) H2O dest. müssten 2514.69ml wässrige NH3OH-Lösung (1%ig) ergeben.

Umrechnung auf 1000ml Ziellösung (x/2.51469) liefert:
43.70ml NH3OH (25%ig) auf 1000ml mit H2O dest. aufgefüllt ergibt 1000ml 1%ige Ammoniaklösung.

Vergleich ohne Einbeziehung der Dichte:
40ml NH3OH (25%ig) auf 1000ml H2O dest. ergibt 1000ml Ziellösung.

Anderes Verdünnungsproblem:
Wenn ich jetzt beispielsweise 0.25%ige Lösung habe und diese mit 25%iger auf die Zielverdünnung von 1% bringen möchte, gehe ich doch über dieses Verdünnungskreuz und lande bei ungefähr 30ml 25%iger Lösung die ich mit der 0.25%igen auf 1000ml auffülle, oder?

Eigentlich müsste das so richtig sein. Bin mir da auch eigentlich recht sicher, aber vielleicht kann mir das jemand von euch kurz bestätigen (Chemieleistungskursler hier unterwegs...?)


Thnx & greetz, moosi








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[ghetto]

du hast eine 25%-ige Ammoniaklösung, die du auf 1% verdünnen möchtest.

d.h. 1 kg der 25% Lösung enthält 250 g Ammoniak (IST)
und 1 kg einer 1% Lösung enthält 10 g Ammoniak (SOLL)

Wenn du also 10/250 kg = 40 g der 25%igen Lösung nimmst und diese mit Wasser auf 1 kg verdünnst, hast du die 1%ige Lösung, die du suchst.

Die Dichte kommt nur dann zum Tragen, wenn du die Konzentration in g/l oder in Mol/Liter berechnen möchtest. Hier brauchst du sie nicht.

Gruß,
--
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[moosbert]

Ja, aber das ist doch der selbe Gedanke, nur von der andere Seite aufgezäumt, oder?

Ich nehme also 40g NH3OH und bringe diese mit H2O auf 1000g Gesamtgewicht:

Wenn ich jetzt keine Waage benutze, dann rechne ich die 40g NH3OH über die Dichte ([g/cm3] oder in diesem Fall [g/ml]) in ml um und Lande bei 43.96ml NH3OH die dann 40g entsprechen.

(Dimensionskontrolle: Gewicht / Dichte = g / (g/ml) = g * ml/g = ml)

Nun fehlen mir also 1000g - 40g = 960g Masse an H2O, die, über die Dichte berechnet 958.08ml entsprechen.

43.96ml NH3OH (25%) + 958.08ml H2O ergeben 1002.04ml NH3OH aq.(1%).

Ich möchte jetzt aber, um das besser abmessen zu können genau auf 1000ml Ziellösung landen. Also:
1000ml/1002.04ml = 0.9980
Beide Seiten mit diesem Faktor multipliziert ergibt:
43.86ml NH3OH (25%) + 956.16ml H2O = 1000.03ml NH3OH aq.(1%).

Die Differenz von 43.87ml zu 43.70ml müsste ein Rundungsfehler sein, der aber nicht in Gewicht fällt.

Oder?


greetz, moosi


[edit]
omfg, und das passiert mir als Geochemie-Vertiefer...: NH4OH natürlich...!
[/edit]


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[Aenne]

@Moosi

Ich frag mal einen Dipl.-Chemiker.
Wenn´s recht ist!
Antwort aber wohl erst morgen.
--
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[Bine]

Guten Morgen,

DIE Frage ist immer, wie genau es sein muß.

Falls es nur darum geht, eine Reinigungslösung, eine Lösung zur ungefähren Verdünnung o.ä. anzufertigen, reicht der Ansatz von Ghetto völlig aus.

Wie stark ist der Einfluß der Konzentration der Ammoniaklösung (wie Moosbert schon richtig anmerkte NH4OH und nicht NH3OH) auf die Genauigkeit und Reproduzierbarkeit der Messung mit dem Diffraktometer?
Moosbert muß entscheiden, ob eine Konzentration von 1% genau, oder ob es auch 1,2 oder 0,8 % sein dürfen. Diese Genauigkeit erreicht man mit dem Ansatz von Ghetto ohne weiteres.

Falls die Berechnung der Verdünnung wirklich genau sein muß, ist der Ansatz von Moosbert nicht verkehrt, allerdings darf er dann z. B. auch nicht mit einer Dichte des Wassers von ca. 1,0 rechnen, sondern sollte ein Tabellenwerk bemühen, bei 20 Grad hat Wasser eine Dichte von 0,9982 (bei 30 Grad schon 0,995), da handelt man sich schnell Fehler ein.

Die Frage ist dann auch, wie zuverlässig die Konzentrationsangabe auf dem Behältnis des Ammoniakwassers ist.

Zitat \"Wikipedia\": Ammoniumhydroxidlösungen enthalten grundsätzlich einen wesentlichen Anteil an Ammoniak, der, physikalisch gelöst, also mit dem Wasser gemischt, ebenso wie Wasser verdunstet, aufgrund des höheren Dampfdruckes dazu noch wesentlich schneller, weshalb die Ammoniak-Konzentration in offenen Gefäßen mit der Zeit abnimmt. Dabei tritt der typische, stechend lakritzartige Ammoniakgeruch auf.

Wenn ich helfen kann, einfach melden.

Grüße aus Duisburg,

Bernd
--
Mit drei Linsen siehst du besser...

[ghetto]

Ich behaupte einfach, dass meine Lösung den Nagel aber schon haargenau auf den Kopf trifft. Die gesuchten % sind nämlich gewichtsbezogen, genauso wie sich meine ganze Berechnung aufs Gewicht bezieht.

Nicht irgendeine Lösung zur ungefähren Verdünnung also, sondern eine Lösung, die die Frage ganz genau beantwortet. Moosberts Frage nach sucht er ja nicht nach einer ungefähren Lösung der Aufgabe, sondern will die Zusammenhänge genau verstehen und berechnen können.

Ich habe vorausgesetzt, dass Moosberts Vorgaben bzgl. der Konzentration der bereits vorliegenden Ammoniaklösungen genau stimmen. Freilich ist die partielle Verdampfungsgeschwindigkeit von Ammoniak eine andere als die von Wasser, aber das wäre wieder eine eigene Aufgabe, die diese hier deutlich übersteigt. In der Vorgabe sind die Konzentrationen gegeben und wir dürfen für die Berechnung davon ausgehen, dass sie auch genau stimmen.

Gruß,
--
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[moosbert]

Prinzipiell reicht eine gaaanz grobe Annäherung an 1% völlig aus. Ob nun 1%, 1,5%, 0,8% oder vielleicht auch 2% ist für die Anwendung eigentlich völlig wurscht. Sollte nur nicht deutlich davon abweichen.
Dispergierung bedeutet soviel wie Verteilung eines Stoffes in einem anderen, in diesem Fall Boden (Löss) in einer Dispergierungslösung, die das zusammenkleben der Partikel <2µm (Tonfraktion) verhindern soll, die sich andernfalls ganz gerne (aus physikalischen/chemischen Gründen) zu größeren Partikeln zusammenschließen und in der anschließenden laserdiffraktometrischen Analyse ein falsches Signal geben.
Dabei kommen die verschiedensten Lösungen zur Dispergierung des Materials zum Einsatz, neben NH4OH etwa alternativ auch Na2CO3 oder weitere.

Es reicht also für die Anwendung eigentlich völlig aus, wenn man 25%ige Ammoniaklösung 1:25 mit destilliertem und entsalztem Wasser auf 1% verdünnt.

Ich hatte bei meinen Überlegungen zum einen im Hinterkopf, dass ich, gesetzt den Fall ich wollte das ganz genau machen das ja so nicht machen kann, zum anderen kam mir das zu einfach vor. Ich hatte irgendwie noch Erinnerungen an molare und normale Lösungen präsent, wo die Berechnung zwar letztenendes auch nicht so unheimlich kompliziert ist, aber doch komplizierter als einfach 1 : xy zu verdünnen.

Eine weitere Überlegung war, das ganze möglichst komfortabel zu gestalten, was das Abmessen der Mengen (besonders der Endmenge) angeht, da konzentrierter Ammoniak selbst unter dem Abzug eine verdammt widerliche Geschichte ist...

greetz, moosi


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[moosbert]

@ ghetto:

Um 40g Ammoniaklösung abzumessen ohne aufwändig mit ner Waage arbeiten zu müssen, brauch ich doch aber zwingend die Dichte um das ganze in ml umzurechnen und dann ganz komfortabel zu pipettieren, oder hab ich da irgendwo nen Denkfehler drin...?

greetz, moosi
--
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[ghetto]

@Moosbert,

klar, aber diese Vorgabe wurde von dir erst später hinzugefügt...

Übrigens......in den zahlreichen Partikelgrößenverteilungsmessungen von µm-feinen Partikeln, die ich in meiner Karriere in der Schleifmittel- und Glasbranche schon durchgeführt habe, habe ich eins gelernt:

Die besten Messergebnisse erreichst du mit einer möglichst geringen Partikelkonzentration (du kannst eine Suspension von wenige µm großen Partikeln extrem weit herunterverdünnen und hast immer noch eine genügend hohe Anzahl von Partikeln, um statistisch genaue Aussagen treffen zu können) in Kombination mit einem Ultraschallbad.

Vorgangsweise:
1) In ein 100 ml-Becherglas gibst du ca. 10 ml von der Flüssigkeit, in die du die zu messenden Partikel geben willst.
2) Dazu kommt eine Spatelspitze (immer frische, klinisch saubere Kunststoffspatel verwenden) vom Löss, das du messen möchtest
2) Ultraschallbad einschalten, das Becherglas mit der Lösssuspension 5 Minuten lang in der Zone, wo der Ultraschall am stärksten ist, herumbewegen. Achtung - still halten macht keinen Sinn, du musst mit dem Becherglas immer im Bad herumrühren! Das Becherglas vibriert währenddessen übrigens fleißig mit, ist manchmal richtig unangenehm.
3) Nach dem Ultraschallbad wird das Becherglas sofort mit mehr von der Flüssigkeit aus 1) vollständig gefüllt und mit dieser Flüssigkeit führst du dann sofort die Messung durch. Die Messung sollte bei Partikeln < 10 µm nach dem Herausnehmen aus dem Ultraschallbad innerhalb von 30 Sekunden abgeschlossen sein, bei größeren Partikeln gehts auch etwas länger.
4) Die Dispergierung wird weiter verbesser, wenn du die Suspension während der Messung umrührst oder wenn du während der Messung auch Ultraschall einsetzen kannst. Einige moderne Laserbeugungsgeräte (z.B. Sedigraph oder Malvern Mastersizer) bieten diese Ultraschall-Möglichkeit zumindest optional an.

Verdünnung und Ultraschall bringen dir weit mehr als das Herumrechnen mit Dispersionsmittelkonzentrationen.

Gruß,
--
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[moosbert]

Ok, das hätt ich zu anfang vielleicht mit aufführen sollen...

Die Partikelkonzentration wird in meinem Fall einmal durch die Einwaage und Vordispergierung des Materials (ca. 0.180 - 0.190g plus Pi-Auge 2 - 3 ml Dospergierungslösung), zum anderen durch die Nachverdünnung im Aqueous Liquid Modul des Gerätes erreicht. Das führt dann zu einer Messkonzentration die im Optimalfall zwischen 8 und 12% liegen sollte. Bei einem Probenumfang von mehreren tausend Einzelproben würde eine genaue Einwaage und Vorverdünnung mit der Dipergierungslösung einfach zu viel Zeit kosten.
Ultraschall kommt einmal kurz (5s) vor der Nachverdünnung im AL-Modul drauf und dann kontinuierlich im AL-Modul während der Messung (allerdings nur schwach). Andernfalls besteht die Gefahr der Verklebung der Partikel <0.4µm.
Sitze an nem BeckmanCoulter LS 13320 mit PIDS Modul. Krasses Gerät, detektiert Partikelgrößen bis 0.04µm.

Das solls dann aber auch gewesen sein, wird sind ja schließlich ein Gitarrenforum...

greetz, moosi
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[Aenne]

Also der Dipl.Chemiker konnte mir auf Grund des Ausdrucks des Threads bis zum 30.05.2007 auch keine Auskunft geben. Hat was von \"zu ungenau\" gemurmelt...
Tut mir leid.
Aber wenigstens hab ich gefragt...
--
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[moosbert]

Wie denn, was war ihm zu ungenau...?
Vielleicht sind meine Gedankenwege etwas verworren, aber ansonsten ist das Problem doch recht klar... *wunder*
Sollte man für eine genaue Lösung (die ich ja eigentlich gar nicht benötige...) die Temperatur als Faktor brauchen, geht man doch prinzipiell, wenn keine Angabe da ist, von Standartbedingungen aus...

However, danke für die Mühe auf jeden Fall.
Ich hab am Ende zumindest ein Ergebnis mit dem ich arbeiten kann.

greetz, moosi
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[AndyTheke]

@moosbert

Kannst ja mal meinen Vater anrufen, der hat ja lange genug Chemie unterrichtet...

Nummer steht im Telefonbuch

Günter .....
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Those who understand binary and those who dont.
[url]http://www.saitenhiebe.de[/url]

[ghetto]

@Moosbert,

Laserbeugung bis auf 0,04 µm genau.....ich kenne Beckman Coulter, also ist das ein theoretischer Wert, den sie in der Praxis vielleicht größenordnungsmäßig irgendwie hinbringen .

Wie groß sind denn deine Lösspartikel nun, so von-bis. Und ist die Partikelgrößenverteilung monomodal, bimodal oder gar multimodal?

Gruß,
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