Theorie
Mit Hilfe eines Bombenkalorimeter s soll die molare Isomerisierungsenthalpie von Maleinsäure (cis-Konfiguration) zu Fumarsäure (trans-Konfiguration) ermittelt werden. Da die Enthalpie bei der Umwandlung von Maleinsäure in Fumarsäure nicht direkt gemessen werden kann, muss sie über den Hess’schen Satz ermittelt werden. Subtrahiert man von der Verbrennungsenthalpie von Maleinsäure die Verbrennungsenthalpie von Fumarsäure erhält man die cis/trans-Isomerisierungsenthalpie.
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In diesem Versuch wird die Verbrennungsenthalpie von beiden Säuren experimentell durch ein Bombenkalorimeter bestimmt. Dieses misst die Temperaturänderung |
bei Verbrennung einer bestimmten Menge Säure. Ist zusätzlich die Wärmekapazität C des Kalorimeters (Bombe und Wasserbad) bekannt, kann man ueber die Temperaturänderung direkt die Enthalpie der Reaktion berechnen. Bei der Bestimmung von betrachtet man nur die gasfoermigen Komponenten, da durch 
die Formel fuer ideale Gase in die Gleichung mit einfliesst.
- Durchführung
Zu Beginn werden jeweils 1,5 g Maleinsauere bzw. Fumarsauere zu Tabletten gepresst, anschliessend erneut gewogen und einzeln in den Tiegel gelegt der am Bombendeckel befestigt wird. Nach sorgfaeltigem Anbringen eines Zuenddrahtes, der die Tablette, jedoch nicht den Tiegel beruehren darf, wird 1ml Wasser in die Bombe gefuellt, um den Stickstoffanteil der Luft aufzufangen. Die Bombe wird nun verschlossen und mit Sauerstoff gefuellt bis ein Druck von 30 bar erreicht ist. Nun wird die Bombe in das mit Wasser gefuellte Kalorimeter gestellt und die Elektrodenanschluesse miteinander verbunden. Danach wird der Verbrennungsvorgang gestartet, der ca. 15 min in Anspruch nimmt. Die Aparatur kann anschliessend abgebaut werden, wobei die der Druck in der Bombe vorsichtig ueber ein Ventil abgebaut wird bevor diese vollstaendig geoeffnet werden darf.
- Messung
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m [g] |
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Maleinsauere |
1,4713 |
1,7235 |
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Fumarsauere |
1,4861 |
1,6992 |
- Auswertung
Die Waermekapazitaet des Kalorimeters war angegeben:
Das Bombenkalorimeter misst nicht direkt die Temperatur in der Bombe, die sich bei der Reaktion entwickelt, sondern diejenige, die sich ueber das umgebende Wasserbad auf die Waende des Kalorimeters uebertraegt. Es berechnet die ausgegebenen Werte so, dass sie der abgegebenen Waerme der Verbrennungsreaktion entsprechen.
Die Gasentwicklung ist aufgrund der Gleichen Summenformeln der beiden Substanzen identisch:
Enthalpieberechnung von Maleinsauere:
Fuer 1 mol : 
Enthalpieberechnung von Fumarsauere:
Fuer 1 mol : 
Berechnung der cis/trans-Isomerisierungsenthalpie:
Die Abweichung vom Literaturwert (-23 kJ/mol) betraegt damit 41,87 %. Diese hohe Abweichung kann zum einen durch Materialverlust beim Einbringen der Tablette in die Bombe zustande gekommen sein, zum anderen wurde nicht beachtet, dass der Zuenddraht mit verbrennt und somit eine geringfuegig hoeheren Temperaturanstieg ausloest.