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Lösungen und Gehaltsangaben 06:53 min

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Transkript Lösungen und Gehaltsangaben

Hallo! Heute wollen wir uns mit dem Thema Lösungen und Gehaltsangaben beschäftigen. Lösungen triffst du häufig im Alltag an. Wenn du zum Beispiel Nudeln kochst und Salz zum Kochwasser gibst, löst sich das Salz im Wasser und du hast eine Kochsalzlösung. Wie kannst du nun aber Angaben über den genauen Gehalt des Salzes machen? Das sehen wir uns nun an.

Lösungen

Zunächst eine kleine Wiederholung des Begriffes Lösung. Lösungen sind homogene Stoffgemische und bestehen aus einem Lösungsmittel und einem gelösten Stoff. Es können sich Gase, Flüssigkeiten oder Feststoffe in einem Lösungsmittel wie zum Beispiel Wasser lösen. Aber wie wissen wir, welche Menge eines Stoffs sich in der Lösung befindet?

Gehaltsangaben

Dazu wollen wir uns heute mit Gehaltsangaben beschäftigen. Denn eine Gehaltsangabe verrät dir die genaue Menge eines Stoffs in einer Lösung. Vielleicht hast du ja sogar schon mal eine Gehaltsangabe gesehen? Auf Bier- oder Weinflaschen findest du oft eine Angabe in Volumenprozent. Aber was bedeutet sie? Sie gibt dir den Anteil an reinem Alkohol bezogen auf das Gesamtvolumen an.

Wenn auf der Flasche also eine Konzentrationsangabe von 4,9 Volumenprozent steht, bedeutet das, wir haben 4,9 ml reinen Alkohol in 100 ml Bier. In einer Flasche mit einem halben Liter Bier, befinden sich also 24,5 ml reiner Alkohol. Diese Gehaltsangabe wird als Volumenkonzentration bezeichnet.

Berechnung der Volumenkonzentration

Wenn du die Volumenkonzentration berechnen möchtest, dividierst du das Volumen der gelösten Flüssigkeit durch das Gesamtvolumen der Lösung. Wir schauen uns das jetzt an einem Beispiel genauer an.

Wir nehmen 100 ml Apfelsaft und geben diesen in 400 ml Mineralwasser. Nun kann der Anteil an Apfelsaft in der Apfelsaftschorle berechnet werden. Wir dividieren also 100 ml durch das Gesamtvolumen von 500 ml und erhalten so einen Wert von 0,2. Diese Zahl hat keine Einheit mehr, da sich die Milliliter rauskürzen. Der Anteil vom Apfelsaft bezogen auf die gesamte Schorle beträgt also 20%.

Massenkonzentration

Eine andere Möglichkeit einer Gehaltsangabe, ist die Massenkonzentration. Die Massenkonzentration kann in Gramm pro Liter angegeben werden. Das bietet sich vor allem bei der Angabe von gelösten Feststoffen in einem Lösungsmittel an. Berechnen lässt sich diese durch Teilen der Masse des gelösten Stoffes durch das Gesamtvolumen der Lösung.

So eine Angabe einer Massenkonzentration kannst du zum Beispiel beim Arzt sehen. Dort stehen manchmal Fläschen mit einer sogenannten isotonischen Kochsalzlösung. Sie besitzt eine Massenkonzentration von 9 Gramm pro Liter. Die Prozentzahl von 0,9% auf der Flasche ergibt sich dann, wenn 0,009 kg durch 1 liter geteilt werden.

Stoffmengenkonzentration

Die häufigste Gehaltsangabe in der Chemie ist jedoch die Stoffmengenkonzentration. Die Stoffmengenkonzentration gibt an, wieviele Teilchen sich in einem Liter einer Lösung befinden. Die Angabe der Teilchen erfolgt immer über die Stoffmenge. Sie besitzt die Einheit Mol. In einem Mol befinden sich ungefähr 6 mal 10 hoch 23 Teilchen von einer Verbindung.

Berechnung der Stoffmengenkonzentration

Willst du nun die Stoffmengenkonzentration berechnen, teilst du die Stoffmenge durch das Volumen. Stoffmengenkonzentrationen lassen sich oft auf Lösungen von Säuren oder Laugen finden. Ein Beispiel: Wenn du 100 ml einer Natronlauge hast mit einer Konzentration von 0,1 mol pro Liter, dann kannst du die Stoffmenge an reinem Natriumhydroxid berechnen. Du rechnest die Konzentration mal dem Volumen, also 0,1 mol pro liter mal 0,1 liter und erhältst 0,01 mol Natriumhydroxid.

Verhalten von Stoffmenge und Konzentration

Wie sich Stoffmenge und Konzentration verhalten, will ich dir in folgenden Beispielen noch einmal verdeutlichen. In einem Glas befinden sich 100 ml einer Salzlösung. Du entnimmst 50 ml. Wie haben sich Konzentration und Stoffmenge verändert? Durch die Entnahme der Hälfte des Volumens verringert sich auch die absolute Teilchenanzahl des Salzes im Glas. Die Stoffmenge wird also kleiner.

Die relative Teilchenanzahl, also die Salzteilchen pro Volumeneinheit, bleiben allerdings gleich. Somit verändert sich also die Konzentration nicht. Was passiert nun, wenn in ein Glas mit 100 ml einer Salzlösung 100 ml Wasser hinzugefügt werden? Die absolute Teilchenanzahl verändert sich dabei nicht, es befinden sich noch genauso viel Teilchen des Salzes im Glas, wie vor dem Verdünnen.

Allerdings sind nun weniger Salzteilchen pro Volumeneinheit im Becherglas. Die Konzentration ist also geringer geworden. Bei farbigen Salzen kannst du das gut beobachten. Verringert sich die Konzentration, wird auch die Lösung blasser. Du hast heute gelernt, dass es verschiedene Möglichkeiten gibt den Gehalt einer Lösung anzugeben.

Zusammenfassung zu Lösungen und Gehaltsangaben

Es gibt die Volumenkonzentration, die Massenkonzentration und die Stoffmengenkonzentration. Außerdem weißt du nun wie sich die verschiedenen Angaben berechnen lassen. Du hast auch gesehen, dass sich beim Entnehmen von einem Teil der Lösung die Teilchenanzahl verändert und beim Verdünnen der Lösung die Konzentration. Tschüs und bis bald!

2 Kommentare
  1. @Alexandra B.
    In der Aufgabe steht 0,02 mol.

    Von Karsten Schedemann, vor mehr als einem Jahr
  2. Frage zu den Aufgaben nach dem Video
    Aufgabe 3
    0,2 mol geteilt durch 0,01 l (10 ml) = 20 mol/l
    Warum sagen Sie, dass 2 rauskommt?

    Von Alexandra B., vor mehr als einem Jahr

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Lösungen und Gehaltsangaben Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Lösungen und Gehaltsangaben kannst du es wiederholen und üben.

  • Erkläre, was man unter Gehaltsangaben von Lösungen versteht.

    Tipps

    Eine Lösung ist ein homogenes Stoffgemisch.

    Lösung

    Gehaltsangaben geben dir immer die Menge eines Stoffes in der Lösung an. Voraussetzung ist ein homogenes Stoffgemisch, es muss sich also alles im Lösungsmittel gelöst haben. Soll nun die Angabe über den Anteil einer anderen Flüssigkeit gemacht werden, werden diese oft als Volumenkonzentration gemacht. Bei gelösten Feststoffen, wie Natriumchlorid (Kochsalz), kann man die Angabe der Massenkonzentration machen. In der Chemie am üblichsten sind allerdings die Angaben in Stoffmengenkonzentration. In diesem Fall ist es egal, in welchem Aggregatzustand der gelöste Stoff vorliegt. Diese Angabe bezieht sich auf die Teilchen des Stoffes pro Gesamtvolumen.

  • Gib an, was die Gehaltsangabe von 4,9 Vol.% auf Bierflaschen aussagt.

    Tipps

    Prozentangaben geben dir immer einen Anteil bezogen auf 100 an.

    Lösung

    Die Vol.%-Angaben, die sich auf Wein- und Bierflaschen finden lassen, geben dir immer die Menge an reinem Alkohol bezogen auf das Gesamtvolumen an. In 100% des Bieres befinden sich also 4,9% reiner Alkohol. Bezogen auf 100 ml des Bieres bedeutet das einen Anteil von 4,9 ml reinen Alkohol.

  • Bestimme die passenden Gehaltsangaben zu den gegebenen Einheiten.

    Tipps

    Die Indizes bei der Konzentration geben dir an, worauf sich die Konzentration bezieht.

    Welche Einheiten haben Stoffmenge, Volumen und Masse?

    Lösung

    Um Angaben richtig verstehen zu können, ist es wichtig, die Formelzeichen und Einheiten von Größen zu kennen. Die Konzentration ($c$) bezieht sich immer auf das Gesamtvolumen, daher muss also auch die Einheit im Nenner eine Volumeneinheit besitzen (l, ml,...). Der Zähler wird durch die Art der Konzentration bestimmt. Die Massenkonzentration ($c_M$) hat also eine Einheit der Masse (g, kg, mg,...) im Zähler, die Volumenkonzentration ($c_V$) eine Einheit des Volumens (l, ml,...) und die Stoffmengenkonzentration ($c_S$) eine Einheit der Stoffmenge (mol). So lassen sich an den Einheiten auch leicht die Formeln zur Berechnung erkennen.

  • Erkläre, wie sich Volumen, Stoffmengenkonzentration und Stoffmenge in folgenden Beispielen verhalten.

    Tipps

    Wird ein Salz verdünnt, ändert sich seine Konzentration.

    Lösung
    1. Im ersten Fall entnimmst du der Ausgangslösung 100 ml. Damit hast du nur ein Fünftel der Gesamtstoffmenge entnommen. Die Stoffmenge ist also geringer. Dann hast du mit 400 ml Wasser verdünnt. Dadurch wird auch deine Konzentration geringer. Das Volumen ist verglichen mit A allerdings gleich, da die 100 ml der entnommenen Lösung und die 400 ml Wasser wieder 500 ml ergeben.
    2. Im zweiten Fall entnimmst du wieder 100 ml. Diesmal fügst du allerdings auch wieder eine Kupfersulfatlösung hinzu. Diese Lösung hat eine 10mal höhere Konzentration als die Ausgangslösung. In den 40 ml der 10mal höher konzentrierten Lösung sind also genauso viele Teilchen wie in 400 ml der Lösung der Ausgangskonzentration. Somit haben wir in der hergestellten Lösung die gleiche Stoffmenge, wie in der Referenzlösung. Das Volumen ist natürlich geringer und somit wird die Konzentration höher, da wir die gleiche Teilchenanzahl in geringerem Volumen haben.
  • Berechne die fehlenden Angaben in folgenden Lösungen.

    Tipps

    Überlege dir, was du bei einer Konzentrationsangabe ins Verhältnis setzen musst.

    Egal um welche Konzentrationsangabe es sich handelt, du betrachtest immer die Angabe des gelösten Stoffes pro Gesamtvolumen der Lösung.

    Lösung

    Wenn du Gehaltsangaben berechnen willst oder Mengen aus den Gehaltsangaben, musst du zunächst darauf achten, um welche Konzentration es sich handelt. Bei Wein und Apfelsaftschorle hast du Volumenkonzentrationen angegeben. Du hast also eine Prozentangabe für den gelösten Stoff, bezogen auf das Gesamtvolumen der Lösung. In 100 ml Wein mit 12 Vol.% sind also 12 ml Alkohol gelöst. Entsprechend sind in einem Liter 120 ml gelöst. Bei der Apfelsaftschorle gehst du genauso vor. 10%ig bedeutet, ein Zehntel des Gesamtvolumens sind Apfelsaft. Bei 250 ml also 25 ml. Bei der Eisen(III)chlorid-Lösung hast du als Angabe die Stoffmenge des eingesetzten Eisen (III)chlorids. Es sind 0,02 mol in 10 ml. Um die Stoffmengenkonzentration zu bestimmen, musst du die Stoffmenge durch das Volumen teilen. Du erhälst so eine Konzentration von 2 $\frac{mol}{l}$.

  • Bestimme die Stoffmenge an Natriumhydroxid in folgenden Natronlaugen.

    Tipps

    In einem halben Liter der gleichen Konzentration befinden sich nur halb so viele Teilchen wie in einem Liter.

    Wird die Konzentration bei gleichem Volumen um ein Zehntel geringer, verringert sich auch die Teilchenanzahl um ein Zehntel.

    Lösung

    Mit Volumen und Konzentration lässt sich die Stoffmenge berechnen. Es lässt sich oft aber auch über Verhältnisse einfach ermitteln, in welchem Glas die Stoffmenge größer ist. Am größten ist die Stoffmenge in dem Glas mit einem Liter einer Lösung mit einer Konzentration von 1$\frac{mol}{l}$. Bleibt die Konzentration gleich, aber das Volumen halbiert sich, halbiert sich auch die Stoffmenge. Daher muss nun das Becherglas mit 500 ml einer Lösung mit einer Konzentration von 1 $\frac{mol}{l}$. folgen, Beim nächsten Glas bleibt das Volumen von 500 ml, aber die Konzentration beträgt nur noch ein Zehntel, nämlich 0,1 $\frac{mol}{l}$. Das letzte Becherglas ist das mit der Konzentration von 0,01$\frac{mol}{l}$ und einem Liter Inhalt. Das Volumen verdoppelt sich zwar, aber die Konzentration wird noch mal um ein Zehntel kleiner. Daher verringert sich auch die Stoffmenge noch mal um ein Fünftel.