EL-MO Elemente und Moleküle, Schulbuch

Durchführung einer stöchiometrischen Rechnung 3.3 Chemisches Rechnen – Stöchiometrie und Gasgesetze 70 70 Abb. 070–2: Umrechnungen Der Begriff „Stöchiometrie“ stammt aus dem Griechischen (stoicheia = Element, metron = Maß) und bedeutet „Lehre von den Mengenverhältnissen bei chemi- schen Reaktionen“. Grundprinzip Auch wenn die folgenden Berechnungen sehr unterschiedlich sind, kann man doch bei allen Beispielen nach einem ähnlichen Schema vorgehen. Bei allen Beispielen ist ein geordnetes Arbeiten – im Prinzip immer nach dem unten an- geführten „3-Schritte“ Programm – sinnvoll. Aufschlüsseln der Angabe Grundvoraussetzung ist die Übertragung des angegebenen Textes in eine Kurz- fassung mit den entsprechenden Größen und den passenden Einheiten. Einhei- ten, die im Text angeführt sind, müssen immer geprüft und eventuell umgerech- net werden. Eine Zusammenstellung der wichtigsten Größen (einige werden in den folgen- den Kapiteln noch besprochen) mit ihren Einheiten zeigt Abb 70–1. Die entsprechenden Größen werden mit der Formel (in Klammer oder als Index) versehen zB: m NH 3 = 4 g oder m (NH 3 ) = 4 g Eine zusätzliche, meist nicht explizit angegebene Angabe, ist die Molmasse M . Kennt man Formeln der beteiligten Stoffe, kann man die Molmasse mit Hilfe des PSE berechnen. Berechnung Je nach der Größe die gesucht ist, wählt man die passende Formel (Schlussrech- nungen sind natürlich auch möglich). Der erste Schritt ist bei (fast) allen Aufgaben die Berechnung der Stoffmenge n 1 in mol des Stoffes 1, bei dem eine Größe ( m 1 , c 1 oder V 1 ) gegeben ist. Dann muss man zB aufgrund der RGL auf die Stoffmenge n 2 des Stoffes 2 schließen, bei dem eine Größe gesucht ist. Der dritte Schritt ist dann die Berechnung der gesuchten Größe ( m 2 , c 2 oder V 2 ) des Stoffes 2. Auch bei Berechnungen, die über mehrere Teilschritte gehen, führt dieser Weg zum Ziel. Die untere Graphik gibt einen Überblick der wichtigsten Berechnungswege bei stöchiometrischen Berechnungen, die in den folgenden Kapiteln noch ausführ- lich besprochen werden. Abb. 070–1: Größen und Einheiten Größe Einheit Masse ( m ) ⇒ Zahl g (Gramm) Stoffmenge ( n ) ⇒ Zahl mol (Mol) Molmasse ( M ) ⇒ Zahl g /mol Volumen ( V ) ⇒ Zahl L (Liter) Konzentration ( c ) ⇒ Zahl mol/L Konzentration ( c *) ⇒ Zahl g/L Druck ( p ) ⇒ Zahl bar Temperatur ( T ) ⇒ Zahl K (Kelvin) Dichte ( ρ ) ⇒ Zahl g/L Temperatur in Kelvin T in Kelvin = T in °C + 273,15 Druckeinheiten SI-Einheit: ⇒ Zahl Pa (Pascal) 1 bar = 10 5 Pa Eine alte, aber noch übliche Einheit: Zahl atm (Atmosphäre) 1 atm = 1,013 bar Volumseinheiten SI-Einheit: ⇒ Zahl m 3 (Kubikmeter) 1 L = 1 dm 3 1 L = 1000 mL 1 m 3 = 1000 L Abb. 070–3: Stöchiometrische Stoff-Berechnungen – Gaskonstante R* siehe Seite 76) Stoff 1 Stoff 2 Gegebene Größe Gesuchte Größe MASSE MASSE VOLUMEN (Lösung) VOLUMEN (Lösung) VOLUMEN (Gas) VOLUMEN (Gas) n 1 n 2 mol mol (F … Faktoren aus RGL) n 1 n 2 F 1 F 2 = n 2 n 1 • F 2 F 1 = n 1 m 1 M 1 = n 1 = c 1 • V 1 n 1 p 1 • V 1 R* • T 1 = m 2 M 2 • n 2 = V 2 n 2 • R* • T 2 p 2 = (Stoff 2) (Stoff 1) V 2 n 2 c 2 = 1. Schritt 2. Schritt 3. Schritt Das „3-Schritte“-Programm Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv