Chemische Untersuchungen mit Mitteln der Akustik – Einsatz im Chemieunterricht

Das Kundt’sche Rohr wurde im 19. Jahrhundert dazu benutzt, um Schallgeschwindigkeiten in verschiedenen Medien zu messen. Im Physikunterricht wurde es verwendet, um die Schallgeschwindigkeit in Luft zu messen und in die Theorie der stehenden Wellen einzuführen. In diesem Artikel nun werden chemische und physikochemische Experimente vorgestellt, mit deren Hilfe z. B. Gase und binäre Gasmischungen identifiziert werden. Grundlage hierfür ist die Abhängigkeit der Resonanzfrequenz vom Adiabatenexponenten sowie von der molaren Masse des Gases bei konstanter Temperatur. Aufgrund dieser Abhängigkeit ist es auch möglich, die chemische Kinetik von Reaktionen zu verfolgen, bei denen Gase entstehen (oder verbraucht werden). Neben der Resonanzfrequenz kann auch die Laufzeit eines Schallimpulses von der Schallquelle zum Empfänger als Charakteristikum für das entsprechende Gas/die Gasmischung verwendet werden. Es wird gezeigt, dass aus einer Gasmischung aus Kohlenstoffdioxid und Methan das CO 2 stärker („selektiv“) von Aktivkohle adsorbiert wird. Abschließend werden Ergebnisse zur Ultraschallmessung in verschiedenen Flüssigkeiten vorgestellt.