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Bedeutung des chemischen Rechnens

Die chemische Industrie stellt viele Gegenstände des alltäglichen Lebens her. Diese reichen von Kunststoffen über Reinigungsmittel bis zu Kosmetikartikeln.

Berechnung zu Konzentration: chemische Industrie, Kosmetikartikel

Um diese Stoffe preiswert und qualitativ hochwertig herzustellen, müssen die Reaktionen genau bekannt sein und der Einsatz der Rohstoffe exakt gesteuert werden. Wie viel Essigsäure wird zum Beispiel benötigt, um eine Tonne Ethylacetat, ein Bestandteil von Nagellackentferner, herzustellen?

Um solche Fragen beantworten zu können, werden chemische Größen wie die Stoffmenge, die molare Masse, Konzentrationen und Umsatz benötigt.

Stoffmenge und molare Masse

Schon in einem Gramm eines Stoffes sind riesige Mengen an Teilchen enthalten. Um aber mit der Teilchenanzahl Berechnungen anstellen zu können, wurde die Stoffmenge mit der SI-Einheit Mol eingeführt. Sie umfasst eine festgelegte Menge an Teilchen. Eine Stoffportion von einem mol enthält genausoviele Teilchen wie in 12 Gramm des Kohlenstoffisotops C12 enthalten sind. Das sind 6·10²³ Teilchen. Also eine 6 mit 23 Nullen, eine unvorstellbar große Zahl.

Auf diese Weise muss nicht die Teilchenzahl ausgeschrieben werden, sondern es wird nur die Stoffmenge in mol angegeben. Die Umrechnung der Stoffmenge in die Anzahl der Teilchen erfolgt über die Avogardro-Konstante.

Berechnung zur Stoffmenge: Formel Avogadro Konstante

Durch die Stoffmenge werden Mengen von unterschiedlichen Stoffen auf Teilchenebene vergleichbar. Allerdings sind verschiedene Atome auch unterschiedlich aufgebaut. Jedes Element hat eine charakteristische Anzahl an Protonen und Elektronen. Aus diesem Grund haben die Elemente unterschiedliche Massen.

Ein mol eines Stoffes hat damit eine eigene spezifische Masse, die molare Masse. Für die Elemente kannst du sie aus dem PSE entnehmen. Für Verbindungen kannst du sie berechnen, indem du die molaren Massen der Elemente der Verbindungen addierst. Mithilfe der molaren Masse kannst du aus einer Stoffmenge die Masse berechnen.

Berechnung zur Masse: Formel molare Masse

Gehaltsangaben – Konzentrationen

Viele Stoffe mit denen wir täglich umgehen liegen gelöst vor.

Berechnung zu Konzentration: Lösung mit Bodensatz

Um eine Lösung quantitativ beurteilen zu können, wird die Konzentration angegeben. In der Chemie wird dir am häufigsten die Stoffmengenkonzentration begegnen. Sie gibt an wieviel mol eines Stoffes in einem bestimmten Volumen des Lösemittels gelöst sind. Die Stoffmengenkonzentration berechnet sich somit als Stoffmenge geteilt durch das Volumen.

Berechnung zu Konzentration: Formel Konzentration

Es gibt aber noch andere Konzentrationen. Zum Beispiel die Massenkonzentration und die Volumenkonzentration. Hier wird nicht die Stoffmenge sondern die Masse bzw. das Volumen eines Stoffes auf das Volumen des Lösemittels bezogen.

Umsatz und Ausbeute

Für die Herstellung von Produkten durch chemische Reaktionen sind diese beiden Größen besonders wichtig. Der Umsatz gibt an wieviel der Ausgangsstoffe in das gewünschte Produkt umgesetzt wurden. Der Umsatz ist der Anteil der umgesetzten Menge einer Komponente bezogen auf die eingesetzte Menge.

Die Ausbeute bezieht bei der Bestimmung des umgesetzten Anteils die Leitkomponente mit ein. Diese Leitkomponente ist festgelegt als derjenige Ausgangsstoff der nicht im Überschuss vorliegt.

Berechnung zu Konzentration: Formel Ausbeute

Du siehst die Stöchiometrie ist ein wichtiger Teil der Chemie. Kenntnisse über die Stoffmenge, Konzentrationen, die molare Masse und den Umsatz sowie die Ausbeute sind besonders wichtig für die Herstellung von chemischen Produkten und das Verständnis von Gehaltsangaben.

Videos und Übungen in Berechnungen zu Konzentration, Umsatz, Stoffmenge und Masse

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Arbeitsblätter zum Ausdrucken zum Thema Berechnungen zu Konzentration, Umsatz, Stoffmenge und Masse

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