Chemie Grundlagen

Stoffmengenkonzentration

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.

Du willst den Inhalt dieses Artikels in komprimierter und verständlicher Form verstehen? Dann schau dir gerne unser zugehöriges Theorievideo dazu an.

Wenn du das Thema von einer praktischen Sichtweise betrachten möchtest, dann helfen dir sicher unsere Videos zu einer Übungsaufgabe  und einer Klausuraufgabe weiter.

Inhaltsübersicht

Stoffmengenkonzentration einfach erklärt

Die Stoffmengenkonzentration wird auch mit dem veralteten Begriff Molarität bezeichnet. Sie hat als Formelzeichen ein c. Die Berechnung der Stoffmengenkonzentration erfolgt über:

c = \frac{n}{V}

So dient die Molarität zur Beschreibung der Zusammensetzung einer Mischung. Dabei wird eine Stoffmenge der betrachteten Komponente in das Verhältnis zum Gesamtvolumen der Mischung gesetzt.

Es wird mit der Stoffmengenkonzentration also angegeben, wie viel Anteil ein Stoff in einem Stoffgemisch einnimmt.

Stoffmengenkonzentration Formel

Genauer müsste die Formel für die Stoffmengenkonzentration eigentlich

c_i = \frac{n_i}{V}

heißen. Die Stoffmenge n_i und die Konzentration c_i sind abhängig von der betrachteten Komponente i der Mischung.  Die Einheit der Formel ist mol pro Liter, also

c_i = 1 \frac{mol}{l}

Stoffmengenkonzentration berechnen

Für die Berechnung der Stoffmengenkonzentration ist es sinnvoll, wenn wir uns zunächst anschauen, wie die Stoffmenge definiert ist. Darauf aufgebaut, wird dann die Stoffmengenkonzentration weiter betrachtet.

Stoffmenge

Wie der Name schon sagt, gibt dir die Stoffmenge %VERWEIS Stoffmenge die Menge eines Stoffes an. Dabei ist diese nicht als Anzahl der Teilchen oder Masse festgelegt, sondern definiert durch die Teilchenanzahl in einem Mol. Mol gibt die Verpackungsgröße für eine bestimmte Anzahl an Teilchen an. Die Anzahl  pro Mol ist für jeden Stoff gleich, nämlich 6,02 \cdot 10^{23}. Diese Zahl bezeichnet man auch als Avogadro Konstante

Nun gibt es verschiedene Möglichkeiten eine Stoffmenge zu errechnen. Die kann man entweder aus dem Volumen, der Teilchenzahl, der Konzentration oder der Masse berechnen.

Meistens wird aber die Stoffmenge über die Masse eines Stoffes berechnet. Die Formel hierzu ist: 

n_i = \frac{m_i}{M_i}

M_i steht hier für die molare Masse und m_i für die normale Masse eines Stoffes i. N ist dann die Stoffmenge von diesem und wird dann in mol angegeben.

Molare Masse, Kohlenstoff, Masse, Stoffmenge, Stoffmengenkonzentration
direkt ins Video springen
Molare Masse

Beispielsweise hat Wasserstoff eine ungefähre molare Masse von 1\frac{g}{mol}. Bei Kohlenstoff wäre diese 12\frac{g}{mol}. Das kannst du ganz leicht im Periodensystem an der Massenzahl der Elemente ablesen.

Wenn du nicht weißt wie schwer ein Stoff ist, kannst du ebenfalls die Stoffmenge ausrechnen. Das funktioniert über die Teilchenanzahl, denn diese ist über die Avogadro Konstante proportional zur Stoffmenge.

n_i = \frac{N_i}{N_A}

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

Stoffmenge, Stoffmengenkonzentration, Avogadro Konstante, Teilchenanzahl
direkt ins Video springen
Stoffmenge

Stoffmengenkonzentration

Mit folgender Beispielaufgabe decken wir den Grundlagenbereich von Stoffmenge und der Stoffmengenkonzentration ab. Falls du noch detaillierte Aufgaben zur Konzentration haben möchtest, haben wir dir am Ende des Artikels Klausur- und Übungsaufgaben verlinkt.

Wenn man beispielsweise 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 folgende Formel verwenden.

M = \frac{m}{n}

Wir suchen die Masse m und kennen sowohl die Stoffmenge n als auch die molare Masse M.

M können wir über die chemische Zusammensetzung von Natriumchlorid ausrechnen. Es besteht aus einem Natriumatom und einem Chloratom. Die molare Masse M von NaCl ist nun die Summe der molaren Massen eines Natriumatoms und eines Chloratoms. Diese lesen wir ganz einfach im Periodensystem ab. Die molare Masse M ergibt sich so:

M_{NaCl} = M_{Na} + M_{Cl} =

22,99 \frac{g}{mol} + 35,45 \frac{g}{mol} = 58,44 \frac{g}{mol}

Stellen wir nun die Formel nach m um und setzen unsere Werte ein, erhalten wir einen Wert von 116,88g Kochsalz, um eine 2 molare Kochsalzlösung mit einem Volumen von einem Liter zu erzeugen.

Stoffmengenkonzentration, Stoffmenge, molare Masse, Masse, Mol, Gramm
direkt ins Video springen
Stoffmengenkonzentration

Zusätzlich lässt sich noch die Stoffmengenkonzentration von NaCl berechnen. Diese ist:

c_{NaCl} = \frac{2 mol}{1l} = 2\frac{mol}{l}

Mischungskreuz

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 %VERWEIS 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.

Das Mischungskreuz kannst du dir ganz einfach aufzeichnen, indem du oben links die Massenprozent der stärker konzentrierten Ausgangslösung – in unserem Fall die 65%ige Salpetersäure – einzeichnest. Unten links kommt die Anfangskonzentration der 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 kannst du die rechten Seiten ausrechnen. Du kannst entlang der Pfeile rechnen, solange du die Rechnungen als Betrag annimmst. Für die Menge an Salpetersäure gilt also:

| 0 - 12 | = 12

|65 - 12| = 53

Das bedeutet, dass wir 12g 65%ige Salpetersäure in 53g destilliertem Wasser lösen müssten, um eine 12%ige Salpetersäure zu erhalten.

Mischungskreuz, Verdünnen, massenprozent, Stoffmenge, Lösung, Stoffmengenkonzentration
direkt ins Video springen
Das Mischungskreuz

Stoffmengen und Konzentrationen Übungsaufgabe

Um die wichtigsten Grundlagengleichungen in der Chemie zu üben, haben wir für dich hier eine Übungsaufgabe zusammengestellt.

Stoffmengen und Konzentrationen: Übungsaufgabe
Stoffmengen und Konzentrationen: Übungsaufgabe

Du möchtest 350 ml einer Kochsalzlösung herstellen, die eine Stoffmengenkonzentration von 2,86 mol/l aufweist. Wie viel Gramm Natriumchlorid musst du dafür abwiegen und zur gewünschten Menge mit Wasser auflösen?

Die Lösung zu dieser Aufgabe mit einem verständlichen Rechenweg erfährst du in unserem Übungsvideo .

Stoffmengen und Konzentrationen Klausuraufgabe

Um dich für deine nächste Prüfung vorzubereiten, schauen wir uns nun eine beispielhafte Klausuraufgabe an.

Stoffmengen und Konzentrationen: Klausuraufgabe
Stoffmengen und Konzentrationen: Klausuraufgabe

Im Biologieunterricht hast du erfahren, dass die Schale eines gewöhnlichen Hühnereis auch aus Kalk, also CaCO_3, besteht. Allerdings weißt du nicht, welchen Massenanteil das Kalziumkarbonat an der gesamten Hülle ausmacht. Daher entscheidest du dich kurzerhand, das selbst herauszufinden.

Du nimmst ein paar Eierschalenreste und mahlst sie zu einem feinen Pulver. Mit einer Waage erfährst du, dass deine Probe 15 Gramm wiegt. Anschließend übergießt du dieses mit einem Liter zwei molarer Salzsäure. Du siehst, wie Luftblasen aus deiner Lösung aufsteigen, was auf eine Gasentwicklung hindeutet. Danach wartest du ab, bis dieser Prozess abgeschlossen ist.

Aus dem Chemieunterricht weißt du, dass man die Stoffmenge der noch vorhandenen Salzsäure durch Titration mit einer Base bestimmen kann. Dafür gibst du eine 0,2 molare Natronlauge in die Lösung. Bis zum Erreichen des Äquivalenzpunktes verbrauchst du hierfür insgesamt 1,2 Liter.

Nun sollst du den Masseanteil an Kalziumkarbonat in deiner Eierschalenprobe berechnen.

Überlege hierfür zunächst, welche Schritte nacheinander durchgeführt werden, und was die Ergebnisse dieser sind. Das Aufstellen der relevanten Reaktionsgleichungen kann dir hierbei helfen.

In unserem Video zur Klausuraufgabe erklären wir dir Schritt für Schritt, wie du diese Aufgabe bearbeiten kannst.

Hallo, leider nutzt du einen AdBlocker.

Auf Studyflix bieten wir dir kostenlos hochwertige Bildung an. Dies können wir nur durch die Unterstützung unserer Werbepartner tun.

Schalte bitte deinen Adblocker für Studyflix aus oder füge uns zu deinen Ausnahmen hinzu. Das tut dir nicht weh und hilft uns weiter.

Danke!
Dein Studyflix-Team

Wenn du nicht weißt, wie du deinen Adblocker deaktivierst oder Studyflix zu den Ausnahmen hinzufügst, findest du hier eine kurze Anleitung. Bitte lade anschließend die Seite neu.