Chemie Grundlagen

Anorganische Chemie
Stoffmengen und Konzentrationen

Du möchtest wissen, wie sich die Stoffmengenkonzentration, auch Molarität genannt, berechnen lässt und wie dabei die Methode des Mischungskreuzes angewendet wird? Genau das erklären wir dir in diesem Beitrag.

Berechnung der molaren Masse und der Konzentration

Bevor wir uns an die Berechnung von Konzentrationen machen können, müssen wir erst einmal die wichtigsten Begriffe erklären.

Stoffmenge

Um die Menge eines Stoffes zu beschreiben gibt es verschiedene Möglichkeiten. Entweder gibt man sein Gewicht an, sein Volumen oder die Anzahl an Atomen, die sich in der betrachteten Menge befinden. Die Größen hängen über diese einfache Formel zusammen:

Das große M steht hier für die sogenannte molare Masse. Also das Gewicht eines Stoffes pro einem Mol. Was ist denn jetzt ein Mol? Die Einheit Mol beschreibt die Stoffmenge und gibt eigentlich nur eine „Verpackungsgröße“ an.

Die Anzahl an Teilchen pro Verpackung – also pro Mol – ist für jeden Stoff gleich. Nämlich genau 6,02*1023. Also richtig richtig viele Teilchen! Diese Zahl hat übrigens Amedo Avogadro herausgefunden. Deshalb ist diese Zahl auch die sogenannte Avogadro-Konstante. Er hat diese „Verpackungsgröße“ festgelegt, indem er ermittelt hat wie viele Wasserstoffatome genau 1 Gramm ergeben.

Molare Masse
Molare Masse

Wie du dir jetzt also denken kannst hat Wasserstoff eine Molare Masse von 1g pro Mol. Die molare Masse von Kohlenstoff ist zum Beispiel 12g pro Mol. Das kannst du übrigens auch ganz leicht im Periodensystem an der Massezahl der Elemente ablesen. Auch wenn du nicht weißt wie schwer ein Stoff ist, kannst du die Stoffmenge ermitteln, wenn du weißt wie viele Teilchen vorhanden sind. Hier hilft dir wieder die Avogadro-Konstante:

Groß N ist hier die genaue Anzahl der Teilchen und NA die Avogadro-Konstante. Wenn du also 1025 Teilchen von irgendeinem Stoff hast, dann hast du genau 16,606 mol dieses Stoffes.

Stoffmenge
Stoffmenge

Stoffmengenkonzentration

Jetzt weißt du alles über die Stoffmenge und wir können nun mit der sogenannten Konzentration weitermachen. Sie gibt an wie viel Anteil ein Stoff in einem Stoffgemisch einnimmt. Die Einheit der Konzentration ist also mol pro Liter. Die Formel für die Stoffmengenkonzentration sieht so aus:

Wenn man beispielsweiße von einer 2 molaren Kochsalzlösung spricht, meint man einen 1 Liter-Behälter in dem sich Wasser und 2 mol Natriumchlorid befinden. Doch wie viel Kochsalz brauche ich denn, um eine 2 molare Kochsalzlösung zu erzeugen? Dafür kannst du die erste Formel verwenden. Wir suchen klein m und kennen sowohl klein n als auch groß M. Groß M können wir ganz einfach ausrechnen.

Dazu schauen wir uns die chemische Zusammensetzung von Natriumchlorid an. Es besteht aus einem Natriumatom und einem Chloratom. Die molare Masse groß M von NaCl ist nun die Summe der molaren Massen eines Natriumatoms und eines Chloratoms. Diese lesen wir ganz einfach im Periodensystem ab. NaCl hat also eine molare Masse groß M von 22,99 g pro mol plus 35,45 g pro mol. Also 58,44 g pro mol. Stellen wir unsere Formel nach klein m um und setzen unsere Werte ein, erhalten wir einen Wert von 116,88 g Kochsalz, um eine 2 molare Kochsalzlösung mit einem Volumen von einem Liter zu erzeugen.

Stoffmengenkonzentration
Stoffmengenkonzentration

Eine weitere Aufgabenstellung könnte sein, dass dir eine Lösung gegeben wird und du durch Verdünnung eine andere Konzentration erreichen sollst. Dabei hilft dir das sogenannte Mischungskreuz. Schauen wir uns ein Beispiel an.

Die Aufgabe lautet: durch Verdünnen soll aus einer 65%igen Salpetersäure eine 12%ige Salpetersäure hergestellt werden. Hier sind die Konzentrationen nicht in mol pro Liter sondern in Massenprozent angegeben. Das bedeutet, dass in einem Kilogramm unserer Ausgangslösung 650g reine Salpetersäure enthalten sind.

Mischungskreuz

Zurück zum Mischungskreuz: Das kann man sich ganz einfach aufzeichnen, indem man oben links die Massenprozent der stärker konzentrierten Ausgangslösung – in unserem Fall die 65%ige Salpetersäure – einzeichnet. Unten links kommt die Anfangskonzentration unserer schwächer konzentrierten Lösung hin. Also destilliertes Wasser, da wir das zum Verdünnen verwenden. Es hat den Massenprozentanteil von 0%, da keine Salpetersäure in dem Wasser gelöst ist. In die Mitte kommt die Konzentration, die unsere Lösung am Ende haben soll. Oben rechts steht dann die Menge an Salpetersäure und unten rechts die Menge an Wasser, die wir brauchen, um unsere Ziel-Konzentration zu erreichen.

Jetzt können wir die rechten Seiten ausrechnen. Wir können entlang der Pfeile rechnen, solange wir unsere Rechnungen als Betrag annehmen. Für die Menge an Salpetersäure gilt also: der Betrag von 0 minus 12 ist gleich 12. Unten rechts steht dann: Betrag von 65 minus 12 ist gleich 53. Das bedeutet, dass wir 12g 65%ige Salpetersäure in 53g destilliertem Wasser lösen müssten, um eine 12%ige Salpetersäure zu erhalten.

Mischungskreuz
Das Mischungskreuz

Jetzt hast du dein Chemieverständnis wiederaufgefrischt und kannst von Anfang an in der Uni am Ball bleiben.

Mach’s gut und bis bald!

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