EL-MO I Elemente, Schulbuch

11 KM-5: Modellbildung 11 Stoffmasse und Stoffmenge Üb Übungen 11.1 bis 11.3 Die Molmasse M und die Stoffmenge n Die Stoffmenge n ist nicht direkt messbar. Man benötigt daher für das prakti- sche Arbeiten eine Größe, die die Molanzahl mit der Masse verknüpft. Diese Größe ist die Molmasse M . Sie gibt die Masse von 1 mol eines Stoffes in g/mol an. Bei Atomen entspricht sie vom Zahlenwert der Atommasse in u/Atom, da die Avogadro-Konstante der Umrechnungsfaktor zwischen Unit und Gramm ist. Man findet die Molmasse für Atome daher im Periodensystem der Elemente. So hat zB ein Chloratom nur im Durchschnitt die Masse von 35,5 u/Atom - es gibt allerdings kein existierendes Atom mit dieser Masse. Ein Mol Chloratome hat die Masse (Molmasse) von 35,5 g/mol - ein zutreffender Wert, da ein Mol die Chlornuklide im natürlich vorkommenden Isotopenverhältnis enthält. Die Molmasse jeder Verbindung ist die Summe der Molmassen der beteiligten Atome. So berechnet man zB die Molmasse von C 6 H 12 O 6 indem man 6 x die Molmasse von C, 12 x die Molmasse von H und 6 x die Molmasse von O nimmt. Die Molmasse von Traubenzucker ist M (C 6 H 12 O 6 ) = 6 . M (C) + 12 . M (H) + 6 . M (O) = 6 . 12,01 + 12 . 1,01 + 6 . 16,00 = 180 g/mol. (Übung 11.1) Von der Stoffmenge ( n ) zur Stoffmasse ( m ) und zurück Man kann daher mit einer einfachen Schlussrechnung jederzeit die Masse ei- ner beliebigen Stoffmenge berechnen oder aus einer Masse auf die Stoffmen- ge schließen. Diese Schlussrechnung kann man natürlich auch in eine Formel - mit den entsprechenden Größen fassen (Abb. 11–1): m = M . n Gesamtmasse = Masse von 1 mol x Anzahl der Mole Beispiele 1. Welche Masse (in g) haben 3,00 mol Ammoniak (NH 3 )? Der erste Schritt ist immer eine „Übersetzung“ der Textangabe in die in der Chemie übliche Symbolik. Die bei der Angabe verwendeten Einheiten müs- sen überprüft und eventuell umgerechnet werden. n (NH 3 ) = 3,00 mol Kennt man die Formel, so kennt man die Molmasse M (NH 3 ) = 17,04 g/mol Die Masse m ist die gesuchte Größe m (NH 3 ) = ? Dann erfolgt die Berechnung der gesuchten Größe. Es empfiehlt sich auch bei der Berechnung Einheiten zu verwenden. m (NH 3 ) = M (NH 3 ) . n (NH 3 ) = 17,04 g/mol . 3,00 mol = 51,12 g Angabe der Ergebnisse mit der entsprechenden Einheit. Die Anzahl der Nachkommastellen beim Ergebnis richtet sich immer nach der Anzahl der signifikanten Stellen bei den Daten der Angabe. Die Masse von 3,00 mol Ammoniak beträgt 51,00 g. 2. Wie viel Mol Wassermoleküle (H 2 O) enthält 1,00 kg Wasser? (1,00 kg Wasser entspricht durch die Dichte von 1 kg/L 1 L Wasser.) Angabe: m (H 2 O) = 1 kg = 1000 g M (H 2 O) = 18,02 g/mol n (H 2 O) = ? Berechnung und Ergebnis n (H 2 O) = m / M = 1000 g/18,02 g/mol = 55,49 mol 1 kg Wasser enthält etwa 55,5 Mol Wassermoleküle. Das ist eine Zahl, die man sich merken sollte oder die man jederzeit wieder berechnen kann. Mit Hilfe der Avogadrokonstante kann auch die Gesamtzahl der Wassermo- leküle in einem Liter berechnet werden. Anzahl der Wassermoleküle/L = 55,49 . 6,02 . 10 23 = 3,34 . 10 25 Moleküle/L Die Berechnung der Anzahl der Einzelmoleküle ist aber nicht üblich, da der Molbegriff alle Erfordernisse bei chemischen Berechnungen abdeckt. Abb. 011–1: Grundgrößen und deren mathe- matische Beziehung zueinander Molmasse M (molare Masse) * Sie entspricht vom Zahlenwert der Atom- masse * Sie hat die Einheit g/mol (Auch kg/kmol oder mg/mmol) * Sie kann aus dem Periodensystem abge- lesen werden * Sie ist das Hilfsmittel (Proportionalitäts- faktor), um die auf Grund der großen Zahl nicht mess- und zahlbaren "Stücke" von Atomen und Molekülen in messbare Massen umzuwandeln. Stoffmenge n ("zählbar") * So bezeichnet man die "Stückanzahl" von Atomen und Molekülen. * Sie hat die Einheit mol * Jeder Chemiker denkt und arbeitet in "mol" * Einfach! * Nicht direkt messbar! Masse m ("wägbar") * Sie wird in der Chemie üblicherweise in Gramm (g) angegeben * Sie kann mit der Waage bestimmt wer- den. 1. Bestimme die Molmassen folgender Sub- stanzen: M (S 8 ) = M (CH 4 ) = M (H 2 SO 4 ) = M HNO 3 ) = 2. Berechne die Masse von 1,7 mol Essig- säure (CH 3 COOH). 3. Wieviel mol Kohlenstoffdioxid sind in einer CO 2 -Patrone mit 10 g Inhalt enthalten? n = m M Schüler-Experiment 1.1 Mol – Molmasse – Masse VS Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv