Eine M12 Anwendung (frei & kostenlos)

Molalimeter-IMETER (Ad Hoc)

 

-- Molali(I)METER -- Anwendungsbeispiele --

Maßlösungen, Normallösungen, Herstellung von Standards

Die Herstellung von Lösungen mit definiertem Gehalt einer Reinsubstanz ist eine eher anstrengende und fehleranfällige Aufgabe im Laboralltag. Ein IMPro (= IMETER-Messprogramm), das als beispielhafte Vereinfachung der Aufgabe zu verstehen ist, wird hier gezeigt.

Die gravimetrische Herstellung von Kalibrierlösungen und Standards ist eine eher schwierige Laborarbeit. Um diese Aufgabe sehr genau, komfortabel und effizient erfüllen zu können, wird in diesem Programm eine assistierte Methode vorgestellt, die mit der wahren Masse der Wägegüter arbeitet. Die zugehörige automatische Luftdichtemessung übernimmt I-SIF.

Die Beispielanwendung vereinfacht die Herstellung einer präzis molalen Lösung von z.B. NaCl in Wasser. Das Programm berechnet ganz dynamisch eine zur Konzentration und zum gewünschten Volumen passende Menge Salz. Aus der dann tatsächlich eingewogenen Menge wird die passende Wassermenge berechnet. Man braucht die Mengen nicht genau zu treffen – das Programm gibt jeweils an, wieviel NaCl oder Wasser noch zuzufügen ist, um die Molalität innerhalb der vorgegebenen Toleranz zu erreichen. Während der Zugabe wird permanent angezeigt, wieviel Wasser noch fehlt, so ist das Dosieren einfach. Ist die Zielkonzentration schließlich erreicht, so wird abschließend noch ein zu ihr gehörender Dichtewert berechnet, mit dem das Ergebnis verifiziert werden kann.

 MolalI7

 

IMPro: "Molalität_NaCl" (Listing)


1.  ——— 'Eine best. Molalität durch korrektes Einwiegen herstellen -' —————————————————
2.  [Zahlenangabe *] "ZielMolalität" = 1,5 [n], ' Welche Molalität soll hergestellt werden?.'
3.  [Zahlenangabe] "angestrebte_Genauigkeit" = 0,001 [n], ' Welche Genauigkeit wird gefordert (Mol/L)?'
4.  [Volumenangabe] "ungefähre_Batchgröße" = 50 [cm³], ' Welches Volumen soll
ungefähr hergestellt werden?'
5.  [Konzentrationsangabe] "M_NaCl" = 58,44 [g/mol]
6.  ——— 'Der Temperaturfühler ist in dem Wasser!' ————————————————————————
7.  WTemp [°C] = T'
8.  ƒ Luftdichte angeben
9.  rWasser [g/cm³] = ([ (6,5592063E-05* WTemp ^5 - 1,1225639E-02* WTemp ^4+1,0026530* WTemp ^3-90,968893* WTemp ^2 + 679,48991*
                                   WTemp + 9998425,9)/1E7 #g/cm³
10.  [Dichteangabe] "rNaCl" = 2,17 [g/cm³]
11.  DIALOG: 'Bitte das leere Gefäß auf die Waagschale stellen.'
12.  WÄGEFUNKTION: Tarieren
13.  DIALOG: 'Geben Sie bitte bei nachfolgender Anzeige eine Menge von ca. @M_NaCl * ZielMolalität *0,001*
                         ungefähre_Batchgröße#g#1@ NaCl in das Gefäß!'

14.  ——— 'Es fehlen noch etwa @M_NaCl * ZielMolalität *0,001* ungefähre_Batchgröße - W#g#1@ NaCl' —
15.  SCHLEIFE: eine Anweisung zurück, max.32766-Mal
                                         oder "@M_NaCl * ZielMolalität *0,001* ungefähre_Batchgröße - W#g#1@<0 g" ist/wird der Fall
16.  DIALOG: 'Halt - Bitte. Die Menge wird abgewogen ...'
17.  Masse_NaCl [g] = W' *(1-( rhoL *0,001/( rhoC ))) / (1-( rhoL *0,001/ rNaCl ))
18.  sEinwaage_NaCl [g] = W'' + W''' © ein Ausdruck der Unsicherheit -
19.  ungefähre_Batchgröße [cm³] = ( Masse_NaCl / M_NaCl )/ (0,001* ZielMolalität ) © ... gleich die Wasssermenge anpassen!
20.  WÄGEFUNKTION: Tarieren
21.  DIALOG: 'Geben Sie bitte etwa @ungefähre_Batchgröße@ zum NaCl ins Gefäß.'
22.  ——— 'Es fehlen noch etwa @ungefähre_Batchgröße - W#g#1@ Wasser' ————————————
23.  SCHLEIFE: eine Anweisung zurück, max.32766-Mal oder "@ungefähre_Batchgröße - W#g#1@<0 g" ist/wird der Fall
24.  DIALOG: 'Halt - Bitte. Die Menge wird abgewogen ...'
25.  Masse_Wasser [g] = W' *(1-( rhoL *0,001/( rhoC ))) / (1-( rhoL *0,001/ rWasser ))
26. [38] [47] Molalität [mol/kg] = ( Masse_NaCl / M_NaCl ) / (0,001* Masse_Wasser )
27.  Zielabweichung [mol/kg] = Molalität - ZielMolalität
28.  WENN "@abs( Zielabweichung ) - angestrebte_Genauigkeit #mol/kg#3@<=0 mol/kg" DANN: Zeilen Vor: 20
29.  WENN "@Zielabweichung #mol/kg@<0 mol/kg" DANN: Zeilen Vor: 10
30.  ——— 'Es muss Wasser nachdosiert werden ...' ————————————————————————
31.  WÄGEFUNKTION: Tarieren
32.  es_fehlen [g] = ( Masse_NaCl / M_NaCl )/ (0,001* ZielMolalität ) - Masse_Wasser © ... gleich die Wasssermenge anpassen!
33.  DIALOG: 'Geben Sie bitte bei nachfolgender Anzeige @es_fehlen@ Wasser in die Vorlage!'
34.  ——— 'Es fehlen @es_fehlen - W *(1-( rhoL *0,001/( rhoC ))) / (1-( rhoL *0,001/ rWasser ))#g#4@ Wasser' —
35.  SCHLEIFE: eine Anweisung zurück, max.32766-Mal oder "@es_fehlen - W *(1-( rhoL *0,001/( rhoC ))) / (1-( rhoL *0,001/ rWasser ))#g#2@<=0 g"
36.  DIALOG: 'Halt - Bitte. Die Menge wird abgewogen ...'
37.  Masse_Wasser [g] = Masse_Wasser + W' *(1-( rhoL *0,001/( rhoC ))) / (1-( rhoL *0,001/ rWasser ))
38.  SPRUNG: 12 Zeilen Zurück
39. [29] ——— 'Es muss NaCl nachdosiert werden ...' ———————————————————————
40.  WÄGEFUNKTION: Tarieren
41.  es_fehlen [g] = ZielMolalität *0,001* Masse_Wasser * M_NaCl - Masse_NaCl © ... gleich die Wasssermenge anpassen!
42.  DIALOG: 'Geben Sie bitte bei nachfolgender Anzeige @es_fehlen@ NaCl in die Vorlage!'
43.  ——— 'Es fehlen @es_fehlen - W *(1-( rhoL *0,001/( rhoC ))) / (1-( rhoL *0,001/ rNaCl ))#g#4@ NaCl' —
44.  SCHLEIFE: eine Anweisung zurück, max.32766-Mal oder "@es_fehlen - W *(1-( rhoL *0,001/( rhoC ))) / (1-( rhoL *0,001/ rNaCl ))#g#2@<=0 g"
45.  DIALOG: 'Halt - Bitte. Die Menge wird abgewogen ...'
46.  Masse_NaCl [g] = Masse_NaCl + W' *(1-( rhoL *0,001/( rhoC ))) / (1-( rhoL *0,001/ rNaCl ))
47.  SPRUNG: 21 Zeilen Zurück
48. [28] ——— '-- fertig --' ———————————————————————————————————
49.  b_zugeordnete_Dichte [g/cm³] = -1,53128E-03* Molalität ^2 + 4,06406E-02* Molalität + 9,97110E-01
50.  DIALOG: '
Die Herstellung ist beendet: Die Molalität beträgt @Molalität@ (Abweichung vom Zielwert @Zielabweichung@).
                       Die Lösung muss bei 25°C die Dichte von @b_zugeordnete_Dichte@ haben
.
'


 

Anpassungen am IMPro

Modus (Name, Daten): In Zeilen 2, 3, 4. können Festwerte eingetragen werden – dann gibt es keine Rückfragen. 
Andere Stoff-Molalität: In Zeile 5 die Molmasse eines anderen Stoffes einsetzen.
Andere Stoffe: In Zeile 8 ist ein Polynom zur Berechnung der Dichte von reinem Wasser zur Temperatur gegeben. In Zeile 49 wird aus der Molalität die Dichte berechnet. Die hier jeweils für andere Stoffkombinationen einzutragenden Terme können durch die IMETER Dichtemessung bestimmt werden.

Bemerkungen zum IMPro

Das Programm >Molaltität_NaCl< ist zum Zweck der Übersichtlichkeit eher etwas einfach gehalten. Man sollte jedoch auf Tarieren (Zeilen 20, 31, 40) verzichten und genauere Einwägehandhabungen verwenden (z.B. automatische Absicherung des Stillstands). Bei der Summation der Wägungen zum Gesamtergebnis könnten bemerkbare Verdunstungsverluste berücksichtigt werden. Im Ernstfall sollte auch die Reinheit der Komponenten spezifizierbar sein (Titer), so dass mit entsprechender Evaluierung der Unsicherheitsbudgets eine Gesamtmessunsicherheit unter Protokollierung aller Schritte im Ergebnis ausgegeben werden kann.

Das Verfahren kann Ausgangspunkt in einem ungewöhnlich vollständigen und geschlossenen Produktions- und Verfikationsprozess für Kalibrierstandards sein. Dies kann einfach in einem IMETER-IMPro ablaufen, indem tatsächlich noch die Dichtemessung angeschlossen wird, um die Konzentration doppelt abzusichern. Da hierfür ohnehin eine Temperierung erforderlich ist, kann auch gleich noch heruntergekühlt werden, bis die Lösung gefriert. So kann die Sicherheit über die hergestellte Konzentration geradezu zur Gewissheit ausgebaut werden, indem die Osmolalität durch die Gefrierpunktsbestimmung (molare Gefrierpunktserniedrigung, Kryoskopie) erfolgt; schließlich kann noch die Leitfähigkeit gemessen werden. Als integrierte Prüfungen erfordern die automatischen Abläufe kaum Arbeitszeit. Sie erhöhen aber den Wert solchermaßen sicherer Produkte.

IMProe funktionieren wie Formeln. Hier wären für andere Konzentrationsherstellungen die Konstanten zu Molmasse, Dichte etc. auszutauschen. Der Gewinn durch dieses kleine Programm besteht in der sehr hohen Genauigkeit, der Bequemlichkeit und letztlich in der Einsparung von Rohstoffen und Zeit.

Download IMPro:DownloadIco Molalität_NaCl.zip  (in das Verzeichnis "..\imeter\MessPrgs" zu entpacken. Das Programm kann einfach in der Testumgebung ausgeführt werden. Wenn kein I-SIF angeschlossen ist, wird die Luftdichte über die automatische Dialog-Parameterabfrage (p,rH,T) bestimmt).