Der "Nestler Chemiker Nr. 33"

Anders als die organisch-chemische Analyse, die auf ein paar Elemente beschränkt ist (fast ausschließlich Kohlenstoff C, Wasserstoff H und Sauerstoff O), beschäftigt sich die anorganisch-chemische Analyse mit den restlichen etwa 100 Elementen. Deren quantitative Bestimmung in Mineralien, Umweltproben, u. s. w., kann sehr anspruchsvoll sein.

Der Nestler Chemie Nr. 33 war auf die quantitative an­or­ga­nische Analytik optimiert — anders als der Faber-Castell. Er wurde wohl um 1925 hergestellt, wie man am Atomgewicht für Stickstoff (N) von 14,008 und dem für Kohlenstoff (C) von 12,00 auf der Rückseite des Körpers durch Vergleich mit der historischen Entwicklung der Atomgewichte schließen kann.

Rechenschieber für Chemiker Nestler 33

Rechenschieber für Chemiker Nestler 33

Die chemischen Markierungen

Der obere Teil des Körpers trägt Markierungen mit chemischen Symbolen (der Übersicht halber sind einige rot). Bezogen auf logarithmische Skala im unteren Teil stellen die Markierungen das Molekulargewicht dar (bzw. dessen Logarithmus).

Markierungen auf dem Körper (Gesucht)
CaCO3 CrO3 Cr2 Ag Mn2 Fe2 CrO4 Sn C Cu2
J Ba N P2O5 As2 Cr2O3 O Fe2O3 Mn3 NH3
KSO4 NH4 F Hg Pb Bi Ag2 PbO Na Sb2
Mg J2 CN Al Si P S H2S Cl HCl
K Ca MgO Bi2 CO2 Na2 Ti Mg2 Cr Al2
Mn Fe CaO Ni Co CO3 Na2O NO3 Cu SO2
Zn MnO FeO KCl As SiO3 K2 SO3 Br Sr
SiO4 K2O PO4 SO4 H2SO4  

Die Zunge hat ähnliche Markierungen, allerdings unterschiedliche auf Vorder- und Rückseite.

Markierungen auf der Zungenvorderseite (Gefunden)
CaCO3 Al2O3 CaSO4 KClO4 Na2SO4 SrCO3 Cr2O3 Fe2O3 SrSO4 BaCO3
Mg2P2O7 Mn3O4 HgCl BaSO4 BaCrO4 Mn2P2O7 NO Mg2As2O7 CO2 (NH4)2PtCl6
K2PtCl6 CaO NaCl SiO2 B2O3 KCl NiO CaF2 TiO2 ZnO
MnS ZnS  

Markierungen auf der Zungenrückseite "H2S" (Gefunden)
Ag CuCNS AgCN AgCl SnO2 Cu2S AgBr Pt PbO HgS
AgJ PbS As2S3 Ag2S BiOCl Sb2S3 Bi2O3 Cu CuO  

Diese Skalen mit Atomgruppen und Verbindungen gehen auf William Hyde Wollastons Synoptic Scale of Equivalents zurück. Sie bilden im Grunde das Gesetz der konstanten Proportionen (1797 von Joseph-Louis Proust aufgestellt) ab, wonach die Elemente in einer stabilen chemischen Verbindung immer im gleichen Verhältnis vorkommen.

Die Verbindung Bariumsulfat (BaSO4) besteht also aus Barium (Ba) und dem Sulfatanion (SO4-2) im Verhältnis 1 : 1. Da Chemiker gerne und sehr genau wägen, interessiert sie das Gewichtsverhältnis der Bestandteile: MGBa = 137,3 g, MGSO4 = MGS + 4 · MGO = 32 g + 64 g = 96 g, also MGBaSO4 = 137 g + 96 g = 233 g. In 100 g Bariumsulfat sind damit 137 g ⁄ 233 · 100 = 58,8 % Barium und 96 g ⁄ 233 g · 100 = 41,2 % Sulfationen enthalten. Dieses Verhältnis ist für jede Menge Bariumsulfat konstant.

Das Verhältnis findet man mit dem Nestler Chemiker 33:

  • Rechenbeispiel 3
  • Rechenbeispiel 1

Zur Lösung stellt unter das Symbol auf der Körperskala (Gesucht) die Verbindung auf der Zungenskala (Gefunden) und liest unter "1" oder "10" der Zunge auf der unteren Körperskala das Ergebnis ab: Ba = 0,588 und SO4-2 = 0,412. Nun kann man durch Verschieben des Läufers diesen "Äquivalenz-Faktor" mit dem Pro­ben­ge­wicht multiplizieren, und erhält den Gewichtsanteil des jeweiligen Bestandteils an der Probenmenge.

Weitere Markierungen

Auf dem unteren Teil des Körpers sind noch die Markierungen MV, ln, 1F, K, N, 2F und 3F angebracht. Sie dienen zur Vereinfachung spezieller Analysemethoden.

  • MV = 22,4. Molvolumen der Gase.
  • ln = 2,27. Eulersche Zahl.
  • 1F = 26,8 A · h. Zur Bestimmung der Menge a elekrolytisch abgeschiedener Elemente, a = Atomgewicht ⁄ nF · Strommenge.
  • K = 273 ⁄ 760 = 0,3592. Reduktionskonstante für Gasvolumina auf Normalbedingungen.
  • N = 273 ⁄ 760 · 0,0012505 =0,004491. K · ρN, zur direkten Bestimmung des Gewichts eines aufgefangenen Stickstoffvolumens.
  • 2F, 3F: Vielfache von 1F, zur Bestimmung mehrwertiger Metalle.

Bestimmung von Chlorid

Das Beispiel einer quantitativen Bestimmung von Chlorid soll ein Schritt eines Analyseablaufs sein.

Bei einer Chloridbestimmung betrug die Einwaage s = 0,520 g, erhalten wurde als Niederschlag a = 0,370 g AgCl. Gesucht: g und % Cl in der Substanzeinwaage s.

  • g Cl = (Cl ⁄ AgCl) · a
  • % Cl = (Cl ⁄ AgCl) · (a ⁄ s) · 100

Rechenbeispiel 1

Die Lösung findet man mit der AgCl-Marke der Zunge unter der Cl-Marke auf dem Körper durch verschieben des Läufers auf 0,370 auf der Zunge. Nun liest man auf dem Körper ab: g Cl = 0,0916 g.

Rechenbeispiel 2

Verschiebt man nun die Zunge, sodass s = 0,520 g unter dem Läuferstrich steht, liest unter der 1 auf der Zunge ab: % Cl = 17,6 %.


Biographische Notizen

William Hyde Wollaston
englischer Physiker und Chemiker. * 6. Aug. 1766, † 22, Dez. 1828. Entdeckte u. a. die Elemente Palladium (1802) und Rhodium (1804). War Anhänger der Atomtheorie John Daltons, und Gegner der Äquivalenttheorie von Humphry Davy. Entwickelte 1814 die "Synoptic Scale of Equivalents".
Joseph Louis Proust
französischer Chemiker. * 26. Sep. 1754, † 5. Jul. 1826. Einer der führenden Analytiker, entwickelte die Schwefelwasserstofffällung, formulierte 1794 das Gesetz der konstanten Proportionen, das die Atomtheorie begründete.

Quellen

  1. Walter Wittenberger: Rechnen in der Chemie. Grundoperationen — Stöchiometrie. Wien 1961.
  2. Michael Faraday: Chemical Manipulation: Being Instructions to Students in Chemistry. London 1842.

Themen
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