Säure/Base/Puffer

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Stoffmenge, Masse, Konzentration

Übungen dazu

ausführliche Lösung dazu


Wir vergleichen:

 

 

 

Eine bestimmte Masse oder ein bestimmtes Volumen
 das passt zur Alltagserfahrung
 das passt zu Messgeräten (z.B. Waage)

Eine bestimmte Anzahl von Molekülen
In der Fachsprache dann: Stoffmenge
 das passt besser zu chemischen Überlegungen

1. Die Stoffmenge n
In der Chemie geht man mit sehr vielen Teilchen um; Moleküle sind sehr kleine Teilchen!
Um zu bequemen Zahlen zu kommen, hat man die Stoffmenge n mit der Einheit "mol" eingeführt.

Definition: 

 

NA ist die Avogadrozahl

 

Vergleiche: 0,1 mol O2 (bequeme Zahl); 6,022*1022 Moleküle O2 (unbequem zu schreibende Zahl)

2. Zusammenhang zwischen m und n

Definition: 

 

M ist die Molekülmasse bzw. Atommasse; M ist die Masse von 1 mol Teilchen, also NA Teilchen, angegeben in g.
In SI-Einheiten verwendet man die Einheit kg / kmol, damit die (vertrauten) Zahlenwerte gleich bleiben.

3. n und chemische Reaktionsgleichungen

Unter Verwendung von n sind die Zusammenhängen viel leichter erkennbar.
Dazu als Beispiel die Reaktion von Stickstoff und Wasserstoff zu Ammoniak.

N2

+

3 H2

2 NH3

 

Reaktionsgleichung

1

 

3

 

2

 

Anzahl miteinander reagierender Teilchen
Aus der Reaktionsgleichung ablesbar

1 mol

 

3 mol

 

2 mol

 

Zusammenhang in n
Derselbe Zusammenhang wie für die Teilchen

28 g

 

6 g

 

34 g

 

Zusammenhang in m
(Berücksichtigung der verschiedenen Massen der Teilchen)

Die Stoffmengen hängen so zusammen, wie dies in der Reaktiongleichung definiert ist.
Dieser einfache Zusammenhang ist in den Massen nicht direkt erkennbar!

4. Als Konzentrationen hat man 2 Größen definiert:
Hinweis: Leider zeigen einige Browser griechische Symbole falsch an. Ich gebe "zur Sicherheit" in eckigen Klammern das Gewünschte an.
  die Massenkonzentration β <Beta> passt besser zur Herstellung im Labor (Waage + Messkolben)
     (Hinweis: Früher war dafür das Symbol ρ* <Rho Stern> üblich. Sollte ich irgendwo noch ρ*<Rho Stern> benutzen, bitte ich um Nachsicht.)
 die Stoffmengenkonzentration c passt besser zu Überlegungen und Messverfahren.
     (c wurde früher auch "Molarität" genannt)

Massenkonzentration

Masse gelöster Stoff / Volumen der Lösung

Stoffmengenkonzentration

Stoffmenge gelöster Stoff / Volumen der Lösung

β <Beta> wird (meistens noch) in g / l angegeben (SI: kg / m3);
c wird in mol / l angegeben (SI: mol / m3 oder besser mol / dm3, damit die vertrauten Zahlenwerte erhalten bleiben).

Bei Rechnungen zum pH-Wert rechnet man mit der Stoffmengenkonzentration!
WARUM? Es kommt auf die Anzahl von H+ (bzw. H3O+) an!
1 mol einer starken Säure (HCl oder HNO3) liefert in Lösung 1 mol H+. Das ist ein einfacher Zusammenhang.
36,5 g HCl liefern 1 g H+; 63,0 g HNO3 liefern 1 g H+. Die Zusammenhänge sind umständlich.
Nach der chemischen Formel enthalten 1 HCl und 1 HNO3 jeweils 1 H, also 1 : 1.
In der Stoffmenge ist der Zusammenhang auch 1 : 1.
In den Massen ist dieser einfache Zusammenhang nicht mehr direkt erkennbar.

Wenn man etwas abwiegen will: Massen!
Wenn es auf die Anzahl von Teilchen ankommt, z.B. beim pH-Wert: Stoffmengen!

Rechenfertigkeiten mit diesen Begriffen werden in diesem Kapitel nicht benötigt.
Wer trotzdem einige Übungen zu diesen Begriffen will:
 Einige (einfachere) Übungen: HIER
Etwas schwierigere Übungen im Kapitel "Mathematisches - Stöchiometrie".

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