Konzentrationsangaben in der Chemie.pdf - Shelx
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<strong>Konzentrationsangaben</strong> <strong>in</strong> <strong>der</strong> <strong>Chemie</strong><br />
Es gibt verschiedene Möglichkeiten, um bei e<strong>in</strong>er Lösung den Anteil des gelösten Stoffes anzugeben.<br />
V ( Stoff )<br />
1. Volumenkonzentration (%V): %V(Stoff) =<br />
V ( Lösung)<br />
Die Volumenkonzentration %V wird v.a. bei alkoholischen Lösungen verwendet und gibt an, welchen<br />
Anteil das Volumen des gelösten Stoffes am Gesamtvolumen <strong>der</strong> Lösung hat. E<strong>in</strong> Problem für die Berechnung<br />
ist, dass sich beim Mischen von Flüssigkeiten oft das Gesamtvolumen än<strong>der</strong>t.<br />
Beispiel: Mischt man 10 mL Alkohol und 90 mL Wasser, so erhält man 97 mL alkoholische Lösung.<br />
V(Alkohol) 10 ml<br />
V ( Alkohol)<br />
10 mL<br />
%V(Alkohol) =<br />
= = 0,103 = 10,3%<br />
V ( Lösung)<br />
97 mL<br />
m(<br />
Stoff )<br />
2. Massenanteil (w): w(Stoff) =<br />
m(<br />
Lösung)<br />
Bei Säuren, Laugen und Salzlösungen wird die Konzentration e<strong>in</strong>er Lösung oft im Massenanteil w<br />
(engl. weight) angegeben. Der Massenanteil gibt an, welchen Anteil die Masse des gelösten Stoffes an<br />
<strong>der</strong> Masse <strong>der</strong> Lösung hat. Meist wird <strong>der</strong> Massenanteil <strong>in</strong> Prozent angegeben (Massenprozent).<br />
Beispiel: Löst man 10 g Natriumhydroxid <strong>in</strong> 90 mL Wasser, so erhält man 100 g Lösung.<br />
m(NaOH) 10 g<br />
m(<br />
NaOH ) 10 g<br />
w(NaOH) =<br />
= = 0,10 = 10%<br />
m(<br />
Lösung)<br />
100 g<br />
n(<br />
Stoff )<br />
3. Stoffmengenkonzentration (c): c(Stoff) =<br />
V ( Lösung)<br />
Für die Betrachtung chemischer Reaktionen ist die Stoffmengenkonzentration c beson<strong>der</strong>s wichtig.<br />
Denn bei chemischen Reaktionen reagieren Teilchen <strong>in</strong> e<strong>in</strong>em bestimmten Anzahlverhältnis mite<strong>in</strong>an<strong>der</strong>.<br />
Für Berechnungen ist es daher notwendig zu wissen, wie viele Teilchen <strong>in</strong> e<strong>in</strong>er Lösung vorliegen.<br />
Die Stoffmengenkonzentration c (engl. concentration) gibt an, wie viel Mol e<strong>in</strong>es Stoffes <strong>in</strong> e<strong>in</strong>em<br />
mol<br />
Liter Lösung enthalten s<strong>in</strong>d. Die E<strong>in</strong>heit ist .<br />
L<br />
Beispiel: Löst man 10 g Natriumhydroxid <strong>in</strong> 90 mL Wasser, so erhält man 93 mL Lösung. Zur Berechnung<br />
<strong>der</strong> Stoffmengenkonzentration geht man folgen<strong>der</strong>maßen vor:<br />
• Berechnung <strong>der</strong> molaren Masse von NaOH:<br />
g g g g<br />
M(NaOH) = M(Na) + M(0) + M(H) = 23 + 16 + 1 = 40<br />
mol mol mol mol<br />
• Berechnung <strong>der</strong> Stoffmenge <strong>in</strong> 10 g NaOH:<br />
m(<br />
NaOH ) 10 g<br />
n(NaOH) =<br />
= = 0,25 mol<br />
M ( NaOH ) g<br />
40<br />
mol<br />
• Berechnung <strong>der</strong> Stoffmengenkonzentration <strong>der</strong> Lösung:<br />
0,<br />
25 mol mol<br />
c(NaOH) = = 2,7<br />
0,<br />
093 L L
Zur Er<strong>in</strong>nerung:<br />
Die Chemiker geben Stoffmengen n durch die Teilchenanzahl an. Sie verwenden dabei die E<strong>in</strong>heit 1<br />
mol. E<strong>in</strong> Mol ist die Stoffmenge, die rund 6½10 23 Teilchen (Loschmidt-Zahl L) enthält.<br />
Die molare Masse M gibt an, welche Masse m e<strong>in</strong>e Stoffportion von 1 mol Teilchen besitzt:<br />
m(<br />
X ) g<br />
M(X) = (E<strong>in</strong>heit )<br />
n(<br />
X ) mol<br />
Man erhält die molare Masse M e<strong>in</strong>er Verb<strong>in</strong>dung auf e<strong>in</strong>e e<strong>in</strong>fache Weise, wenn man bei <strong>der</strong> Teil-<br />
g<br />
chenmasse aus dem Periodensystem die E<strong>in</strong>heit 1 u durch die E<strong>in</strong>heit 1 ersetzt.<br />
mol<br />
So kann man die Teilchenanzahl (Stoffmenge n) <strong>in</strong> e<strong>in</strong>er e<strong>in</strong>gewogenen Masse m e<strong>in</strong>es Stoffes mit <strong>der</strong><br />
folgenden Formel berechnen:<br />
m(<br />
X )<br />
n(X) =<br />
M ( X )<br />
Umgekehrt lässt sich durch Umformung dieser Formel errechnen, welche Masse m e<strong>in</strong>e bestimmte<br />
Stoffmenge n besitzt:<br />
m(X) = n(X) • M(X)<br />
E<strong>in</strong> weiteres Beispiel:<br />
Wie viel g Kochsalz muss ich e<strong>in</strong>wiegen, um 250 mL e<strong>in</strong>er Kochsalzlösung mit <strong>der</strong> Stoff-<br />
mol<br />
mengenkonzentration c(NaCl) = 0,5 zu erhalten?<br />
L<br />
• Berechnung <strong>der</strong> Stoffmenge an NaCl <strong>in</strong> 250 mL Kochsalzlösung:<br />
Aufstellen e<strong>in</strong>er Verhältnisgleichung:<br />
0,<br />
5 mol NaCl x mol NaCl 0, 5 mol NaCl ⋅ 250 mL Lösung<br />
= � x =<br />
1000 mL Lösung 250 mL Lösung<br />
1000 mL Lösung<br />
• Berechnung <strong>der</strong> Masse von 0,125 mol NaCl:<br />
g g g<br />
molare Masse M(NaCl) = 23 + 35,5 = 58,5<br />
mol mol mol<br />
d.h. 1 mol NaCl besitzen die Masse von 58,5 g.<br />
Verhältnisformel zur Berechnung <strong>der</strong> Masse von 0,125 mol NaCl:<br />
58,<br />
5 g x g 58, 5 g ⋅ 0,<br />
125 mol<br />
= � x =<br />
= 7,3 g<br />
1 mol 0,<br />
125 mol<br />
1 mol<br />
= 0,125 mol NaCl<br />
• Antwort: Ich muss 7,3 g NaCl e<strong>in</strong>wiegen, um 250 mL e<strong>in</strong>er 0,5 molaren Kochsalzlösung zu erhalten.<br />
Übungsaufgaben:<br />
1) Wie viel mol Hydroniumionen (H + (aq)) s<strong>in</strong>d <strong>in</strong> 25 mL e<strong>in</strong>er Salzsäure mit <strong>der</strong> Konzentration<br />
mol<br />
c(HCl) = 0,1 enthalten?<br />
L<br />
2) Welche Konzentration besäße e<strong>in</strong>e Salzsäure, wenn die bei 1) errechnete Stoffmenge an Hydroniumionen<br />
<strong>in</strong> 125 mL enthalten wäre?