Elemente und Moleküle, Schulbuch

43 3.2 cheMiScheS rechnen – STÖchiOMeTrie UnD gaSgeSeTze 4 g NaOH Deionat Deionat NaOH c = 0,1 mol/L 8,3 mL HCl konz Deionat Deionat HCl c = 0,1 mol/L Konzentration Häufig verwendet man im Labor Lösungen von Feststoffen, Flüssigkeiten und Gasen in einem Lösungsmittel. Das wichtigste Lösungsmittel ist Wasser. Vollentsalztes Wasser nennt man Deionat . Für die Gehaltangabe des gelösten Stoffes in der Lö- sung benötigt man Konzentrationsmaße. Zwei Konzentrationsangaben werden in der Chemie sehr häufig gebraucht. a) Konzentration c mit der Einheit mol/Liter Stoffmengenkonzentration c = n V c* = m V n … Stoffmenge in mol V … Volumen der Lösung in Liter m … Stoffmasse in Gramm V … Volumen der Lösung in Liter Beispiele: 1. Wie viel g NaOH (fest) benötigt man für die Herstellung von 1 Liter Natronlau- ge mit c = 0,1 mol/L? n (NaOH) = c • V = 0,1 • 1 = 0,1 mol m (NaOH) = M (NaOH) • n (NaOH) = 40 • 0,1 = 4 g (Abb. 43.1) 2. Wie viel mL konzentrierte Salzsäure ( c = 12 mol/L) benötigt man für 1 Liter Salzsäure mit c = 0,1 mol/L ? Die aus der konzentrierten Lösung entnommene Molanzahl HCl ändert sich beim Verdünnen nicht. Es gilt daher: n (HCl konz ) = n (HCl verd ) ⇒ c (HCl konz ) • V (HCl konz ) = c (HCl verd ) • V (HCl verd ) V (HCl konz ) = 0,1 • 1/12 = 8,3 • 10 –3 Liter = 8,3 Milliliter (Abb. 43.2) b) Konzentration c* mit der Einheit g/Liter Massenkonzentration c) Konzentrationsangabe in Massenprozent Diese Konzentrationsangabe ist vor allem bei konzentrierten Säuren und beim Ammoniak üblich. Auch der Gehalt an Essigsäure im Speiseessig wird in Mas- senprozent angegeben. Um auf die Masse des gesuchten Stoffes schließen zu können, muss man die Dichte der Lösung (= Masse von 1 Liter Lösung) kennen. d) Konzentrationsangabe in ppm etc. Für sehr kleine Massenteile verwendet man die Angaben ppm , ppb und weitere. (Abb. 43.3) c* (ges. Stoff) = r • Massen% 100 r … Dichte der Lösung Beispiele: 3. Handelsüblicher Essig enthält 5 % Essigsäure (CH 3 COOH). Berechne die Kon- zentration c in mol/L! Dichte des Essigs = 1000 g/L c * (CH 3 COOH) = 1000 • 5/100 = 50 g/L c (CH 3 COOH) = c * (CH 3 COOH) / M (CH 3 COOH) = 50/60 = 0,83 mol/L 4. Wie viel mL 25%ige Ammoniaklösung (Dichte der Lösung: 910 g/L) benötigt man für die Herstellung von 1 Liter Ammoniaklösung mit c = 0,1 mol/L ? c * (NH 3 ) = 910 • 25/100 = 227,5 g/L c (NH 3 ) = c * (NH 3 ) / M (NH 3 ) = 227,5/17 = 13,38 mol/L V (NH 3 konz ) = V (NH 3 verd ) • c (NH 3 verd ) / c (NH 3 konz ) = 1 • 0,1/13,38 = 7,5 • 10 –3 L = 7,5 mL Abb. 43.1: Die Herstellung einer Lösung I Abb. 43.2: Die Herstellung einer Lösung II Abb. 43.3: Konzentationsangaben für kleinste Mas- senteile 1 ppm = part per million 1 mg/kg 1 ppb = part per billion 1 mg/t (billion [engl.] = Milliarde) 1 ppt = part per trillion 1 µg/t (trillion [engl.] = Billion) 1 ppq = part per quadrillion 1 ng/t (quadrillion [engl.] = Billiarde) ■ 43.1: Wie viel Gramm festes KOH be- nötigt man zur Herstellung von 2 L Kalilauge mit c = 0,01 mol/L? ■ 43.2: Wie viel Gramm Schwefelsäure befinden sich in 1 L einer Lösung mit c = 0,02 mol/L H 2 SO 4 ? ■ 43.3: Wie viel Milliliter Ammoniaklö- sung ( c = 13 mol/L) benötigt man, um 200 mL Ammoniak- lösung der Konzentration 0,2 mol/L herzustellen? ÜBUNGeN Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv