Konzentrationsangaben in der Chemie

Konzentrationsangaben in der Chemie
Es gibt verschiedene Möglichkeiten, um bei einer Lösung den Anteil des gelösten Stoffes anzugeben.
V ( Stoff )
V ( Lösung )
Die Volumenkonzentration %V wird v.a. bei alkoholischen Lösungen verwendet und gibt an, welchen
Anteil das Volumen des gelösten Stoffes am Gesamtvolumen der Lösung hat. Ein Problem für die Berechnung ist, dass sich beim Mischen von Flüssigkeiten oft das Gesamtvolumen ändert.
1. Volumenkonzentration (%V): %V(Stoff) =
Beispiel: Mischt man 10 mL Alkohol und 90 mL Wasser, so erhält man 97 mL alkoholische Lösung.
V(Alkohol) 10 ml
V ( Alkohol ) 10 mL
%V(Alkohol) =
=
= 0,103 = 10,3%
V ( Lösung ) 97 mL
m( Stoff )
m( Lösung )
Bei Säuren, Laugen und Salzlösungen wird die Konzentration einer Lösung oft im Massenanteil w
(engl. weight) angegeben. Der Massenanteil gibt an, welchen Anteil die Masse des gelösten Stoffes an
der Masse der Lösung hat. Meist wird der Massenanteil in Prozent angegeben (Massenprozent).
2. Massenanteil (w): w(Stoff) =
Beispiel: Löst man 10 g Natriumhydroxid in 90 mL Wasser, so erhält man 100 g Lösung.
m(NaOH) 10 g
10 g
m( NaOH )
=
= 0,10 = 10%
w(NaOH) =
m( Lösung ) 100 g
n( Stoff )
V ( Lösung )
Für die Betrachtung chemischer Reaktionen ist die Stoffmengenkonzentration c besonders wichtig.
Denn bei chemischen Reaktionen reagieren Teilchen in einem bestimmten Anzahlverhältnis miteinander. Für Berechnungen ist es daher notwendig zu wissen, wie viele Teilchen in einer Lösung vorliegen.
Die Stoffmengenkonzentration c (engl. concentration) gibt an, wie viel Mol eines Stoffes in einem
mol
Liter Lösung enthalten sind. Die Einheit ist
.
L
3. Stoffmengenkonzentration (c): c(Stoff) =
Beispiel: Löst man 10 g Natriumhydroxid in 90 mL Wasser, so erhält man 93 mL Lösung. Zur Berechnung der Stoffmengenkonzentration geht man folgendermaßen vor:
•
Berechnung der molaren Masse von NaOH:
M(NaOH) = M(Na) + M(0) + M(H) = 23
g
g
g
g
+ 16
+1
= 40
mol
mol
mol
mol
•
Berechnung der Stoffmenge in 10 g NaOH:
10 g
m( NaOH )
=
n(NaOH) =
= 0,25 mol
g
M ( NaOH )
40
mol
•
Berechnung der Stoffmengenkonzentration der Lösung:
0,25 mol
mol
c(NaOH) =
= 2,7
0,093 L
L
Zur Erinnerung:
Die Chemiker geben Stoffmengen n durch die Teilchenanzahl an. Sie verwenden dabei die Einheit 1
mol. Ein Mol ist die Stoffmenge, die rund 6½1023 Teilchen (Loschmidt-Zahl L) enthält.
Die molare Masse M gibt an, welche Masse m eine Stoffportion von 1 mol Teilchen besitzt:
m( X )
g
(Einheit
)
M(X) =
n( X )
mol
Man erhält die molare Masse M einer Verbindung auf eine einfache Weise, wenn man bei der Teilg
chenmasse aus dem Periodensystem die Einheit 1 u durch die Einheit 1
ersetzt.
mol
So kann man die Teilchenanzahl (Stoffmenge n) in einer eingewogenen Masse m eines Stoffes mit der
folgenden Formel berechnen:
m( X )
n(X) =
M (X )
Umgekehrt lässt sich durch Umformung dieser Formel errechnen, welche Masse m eine bestimmte
Stoffmenge n besitzt:
m(X) = n(X) • M(X)
Ein weiteres Beispiel:
Wie viel g Kochsalz muss ich einwiegen, um 250 mL einer Kochsalzlösung mit der Stoffmol
mengenkonzentration c(NaCl) = 0,5
zu erhalten?
L
•
Berechnung der Stoffmenge an NaCl in 250 mL Kochsalzlösung:
Aufstellen einer Verhältnisgleichung:
0,5 mol NaCl
x mol NaCl
0,5 mol NaCl ⋅ 250 mL Lösung
=
x=
= 0,125 mol NaCl
1000 mL Lösung 250 mL Lösung
1000 mL Lösung
•
Berechnung der Masse von 0,125 mol NaCl:
g
g
g
molare Masse M(NaCl) = 23
+ 35,5
= 58,5
mol
mol
mol
d.h. 1 mol NaCl besitzen die Masse von 58,5 g.
Verhältnisformel zur Berechnung der Masse von 0,125 mol NaCl:
58,5 g
xg
58,5 g ⋅ 0,125 mol
=
x=
= 7,3 g
1 mol 0,125 mol
1 mol
•
Antwort: Ich muss 7,3 g NaCl einwiegen, um 250 mL einer 0,5 molaren Kochsalzlösung zu erhalten.
Übungsaufgaben:
1)
Wie viel mol Hydroniumionen (H+(aq)) sind in 25 mL einer Salzsäure mit der Konzentration
mol
c(HCl) = 0,1
enthalten?
L
2)
Welche Konzentration besäße eine Salzsäure, wenn die bei 1) errechnete Stoffmenge an Hydroniumionen in 125 mL enthalten wäre?