Chemie-Arbeitsblatt _ _ Klasse _ _ _ Name __________________________________________________________________Datum _ _ ._ _._ _
 

Verschüttet - alle raus!
 
Mit Brom darf wegen seiner Giftigkeit grundsätzlich nur im Abzug hantiert werden. Wie gefährlich z. B. das Umfüllen außerhalb des Abzuges ist, veranschaulicht folgender Unfall. Wir nehmen dabei an, dass ca. 1 ml Brom verschüttet wird.

Zur Gefahrenabschätzung müssen wir die ___________________ _____________________________ (MAK-Wert) heranziehen. Wir ermitteln, ob die Bromkonzentration in der Raumluft noch unterhalb der Maximalen Arbeitsplatzkonzentration bleibt, wenn die Brommenge verdampft und sich gleichmäßig im Chemieraum verteilt. Dazu benötigen wir verschiedene Daten, die wir in der entsprechenden Fachliteratur finden:

Ausgangsdaten:

Dichte von Brom: 3,12 g/ml; das bedeutet: 1 ml Brom hat eine Masse von ______________ (1)
Molare Masse von Brom (Br2) ________ g/mol (2) (steht im PSE)  
Volumen eines Mols Brommoleküle bei 20 °C und 1013 hPa: __________ l/mol/ (3)
Volumen des Chemieraums: ca. 200 m3 (4) MAK-Wert von Brom: 0,1 ml/m3 (5)

Berechnung des MAK-Werts:

Zunächst bestimmen wir das Gasvolumen, das 1 ml flüssiges Brom nach dem Verdampfen bei einer Raumtemperatur von 20°C und einem

Luftdruck von 1013 hPa einnimmt:

Dazu berechnen wir die Anzahl der Teilchen von 1 ml Brom (Br2): Masse von 1 ml Brom = _______ (1)
molare Masse von Brom: __________ g/mol (2)

Die Teilchenanzahl in Mol ergibt sich aus der Division der Masse 1 ml Broms mit der molaren Masse des Broms: ________ g / _________

g/mol = _________ mol (6)

Das Volumen des verdampften Broms (Br2) beträgt dann: Anzahl der Bromteilchen (Br2)* Molvolumen = _________mol * ______l/mol = ______l = ______ ml

Nun wird die Konzentration berechnet, die das verdampfte Brom nach der gleichmäßigen Verteilung im Raum bildet: Bromkonzentration im Raum   =  Volumen des verdampften Broms / Raumgröße  =  _______ ml/ 200 m3 = ______ ml/m3

Die Bromkonzentration in der Raumluft übersteigt den MAK-Wert ____________________.

Die Schülerinnen und Schüler müssen in so einem Fall den Raum sofort verlassen. Anschließend ist eine sogenannte Querlüftung (offene Fenster und Türen) notwendig.

MAK-Werte anderer Halogene:        Fluor: 0,2 mg/m3 = 0,1 ppm
                                                             Chlor: 1,5 mg/m3 = 0,5 ppm
                                                             Brom: 0,7 mg/m3 = 0,1 ppm
                                                             Iod:     1,0 mg/m3 = 0,1 ppm
ppm: parts per million = 1 Volumenteil auf 1 Million Volumenteile, also z.B. 1cm3 auf 106 cm3 = 1 m3

 

Lösungen:

Dichte von Brom: 3,12 g/ml; das bedeutet: 1 ml Brom hat eine Masse von 3,12 g (1)
Molare Masse von Brom (Br2): 80 g/mol * 2 = 160 g/mol (2)  
Volumen eines Mols Brommoleküle bei 20 °C und 1013 hPa:  24,1 l/mol/ (3) (Allgemeines Molares Gasvolumen, auf 20 °C umgerechnet)
Volumen des Chemieraums: ca. 200 m3 (4): MAK-Wert von Brom: 0,1 ml/m3 (5)

Berechnung des MAK-Werts:

Zunächst bestimmen wir das Gasvolumen, das 1 ml flüssiges Brom nach dem Verdampfen bei einer Raumtemperatur von 20°C und einem Luftdruck von 1013 hPa einnimmt. Dazu berechnen wir die Anzahl der Teilchen von 1 ml Brom (Br2): Masse von 1 ml Brom = 3,12 g (1) (über die Dichte); ρ = m/V  <==> m = ρ * V

Die Molare Masse M [g/ml] von Brom ist: 160 g/mol (2)                                                        n = m/M

Die Teilchenanzahl in Mol ergibt sich aus der Division der Masse von 1 ml Brom mit der molaren Masse des Broms: 3,12 g / 160 g/mol = 0,0195 mol (6). Wenn also 1 ml flüssiges Brom verdampft, enthält dieser 1 ml die Stoffmenge von 0,0195 mol.

Das Volumen des verdampften Broms (Br2) beträgt dann: Anzahl der Bromteilchen (Br2)* Molvolumen =  0,0195 mol *  24,1 l/mol = 0,47 l = 470 ml

Die Stoffmenge von 0,0195 mol entspricht also einem Dampfvolumen von 470 ml, oder anders gesagt: aus 1 ml flüssigen Broms entstehen 470 ml Bromdampf bei 20 °C und 1013 hPa (Normalsdruck von 1013 mbar).

Nun wird die Konzentration berechnet, die das verdampfte Brom nach der gleichmäßigen Verteilung im Raum bildet:

Bromkonzentration im Raum   =  Volumen des verdampften Broms / Raumgröße
                                                 =  470 ml/ 200 m3 = 2,35 ml/m3

Die Bromkonzentration in der Raumluft übersteigt den MAK-Wert um das 23,5-fache!

update am: 02.02.21                                                                                                                                                                                zurück       zur Hauptseite