Ist jemand gut in Chemie?
Hey Leute,
könnte mir jemand bitte sagen, was die Teilchenzahl von Kupfer, Wasser, Iod und Magnesium ist?
Eine weitere Frage wäre, ob mir jemand sagen könnte, was die Stoffmenge von Kupfer, Wasser, Iod und Magnesium wäre?
Die Masse von den oben genannten Stoffe, konnte ich einfach rausbekommen:
Kupfer = 63,55 g
Wasser = 18,016 g
Iod = 126,90 g
Magnesium = 24,31 g
Letztlich wäre ich euch dankbar, wenn ihr mir den Zusammenhang zwischen der Stoffmenge, der Teilchenanzahl in der Stoffportion und der Masse der Stoffportion beschreiben/erklären würdet.
Im Voraus bedanke ich mich bei allen, die mir helfen würden!
2 Antworten
Moin,
du benötigst einerseits eine Formel, in der die Masse m mit der Stoffmenge n in Beziehung gebracht wird. Das ist zum Beispiel hier der Fall:
Masse m [g] = Stoffmenge n [mol] • molare Masse M [g/mol]
oder kurz
m = n • M
Die molare Masse M [g/mol] findest du indirekt in jedem (besseren) Periodensystem der Elemente (PSE). Dorst stehen nämlich an den Elementsymbolen unter anderem auch die (relative) atomare Masse in der Einheit u. Das Tolle daran ist nun, dass die relative Atommasse [u] den gleichen Zahlenwert hat, wenn du von diesen Atomen ein Mol zusammenbringst. Dann ändert sich nur die Einheit von der atomaren Masse u in eine wägbare Masse, nämlich Gramm pro Mol [g/mol].
Wenn du also in deiner Aufgabe die Stoffmenge von Kupfer ermitteln sollst, die in 63,55 g Kupfer stecken, dann hast du folgenden Zusammenhang
m(Cu): 63,55 g
M(Cu): 63,55 g/mol
n(Cu): ?
m(Cu) = n(Cu) • M(Cu)
m(Cu) ÷ M(Cu) = n(Cu)
63,55 g ÷ 63,55 g/mol = n(Cu) [mol]
1 mol = n(Cu)
Antwort:
63,55 g Kupfer entsprechen 1 mol Kupfer.
Wenn es sich bei deinem Stoff um eine Verbindung handelt, dann addierst du einfach die molare Masse jedes beteiligten Atoms. Im Falle des Wassers wäre das also
M(H) = 1,008 g/mol
M(O) = 16,0 g/mol
Die Formel von Wasser ist H2O. Darum ist die molare Masse von Wasser
M(H2O) = (2 • 1,008 g/mol + 16,0 g/mol =) 18,016 g/mol
Danach geht es weiter wie oben gezeigt...
Als zweites brauchst du nun noch eine Formel, in der die Stoffmenge n [mol] mit der Teilchenzahl N in Beziehung gebracht wird. Auch solch eine Formel gibt es:
N = NA [mol^–1] • n [mol]
Die Teilchenzahl N ist eine dimensionslose Zahl (ohne Einheit). Da die Stoffmenge in der Einheit mol angegeben wird, brauchst du eine Umrechnungskonstante, in der die Einheit der Stoffmenge aufgehoben wird. Diese Konstante gibt es. Sie wird Avogadrokonstante NA genannt und hat die Einheit Stück pro Mol (mol^–1].
Da es sich bei der Avogadrokonstante um eine Konstante handelt, ist sie festgelegt immer gleich und du findest sie in jeder Formelsammlung. Die Avogadrokonstante lautet
NA = 6,022 • 10^23
Dann ergibt sich in deinem ersten Beispiel
n(Cu) = 1 mol
NA = 6,022 • 10^23 mol^–1
N(Cu) = ?
N(Cu) = NA [mol^–1] • n(Cu) [mol]
N(Cu) = 6,022 • 10^23 mol^–1 • 1 mol
N(Cu) = 6,022 • 10^23
Antwort:
In einer Stoffmenge von 1 mol Kupfer sind 6,022 • 10^23 Kupferatome enthalten.
So! Und nun du! Den Rest schaffst du jetzt allein, oder? Sicher! Ich glaube an dich...
LG von der Waterkant
Deine Lösungen stimmen.
Der Zusammenhang ist eigentlich ganz einfach:
Jedes Materie-Teilchen (zum Beispiel ein Magnesiumatom) hat eine bestimmte Masse. Die ist aber sooo klein, dass sie nicht von Messgeräten erfasst werden kann, mit der wir normalerweise Massen bestimmen (zum Beispiel mit einer Waage).
Aber wenn ein Magnesiumatom eine bestimmte Masse hat, dann ist auch logisch, dass zwei Magnesiumatome zusammen die doppelte Masse haben. Und dann haben 100 dieser Magnesiumatome die hundertfache Masse und 10.000 Magnesiumatome wiegen 10.000-mal so viel wie ein einziges Magnesiumatom.
Und je mehr Teilchen (hier Magnesiumatome) du beieinander hast, desto größer wird die Stoffportion, die Stoffmenge. Auch das ist unmittelbar logisch, oder?
Tja, wenn du dir das klargemacht hast, kannst du dir sicher auch vorstellen, dass du irgendwann in einen Bereich der Teilchen-Einzelmassen kommst, die du mit einer Waage messen kannst. Dazu brauchst du nur genügend dieser Teilchen (hier Magnesiumatome) zusammen zu bringen. Oder anders gesagt: Ab einer bestimmten Stoffmenge bekommst du eine wägbare Größe.
Und wenn du genau ein Mol solcher Teilchen zusammenbringst, dann hast du lustigerweise genau die gleiche Zahl wie bei der Masse eines einzigen Teilchens, nur dass du dann nicht mehr die atomare Masseneinheit u hast, sondern das Ganze in g/mol.
Wenn du jetzt wissen willst, was ein Mol ist, dann sei dir gesagt, dass das einfach die Bezeichnung für eine gewisse Anzahl ist. Das ist vergleichbar mit dem Begriff „Dutzend”. Mit diesem Begriff bezeichnest du immer zwölf Stück. Ein Dutzend Eier sind zwölf Eier. Ein Dutzend Autos sind zwölf Autos. Ein halbes Dutzend Menschen sind sechs Menschen (die Hälfte von zwölf). Klar? Klar!
Tja und ein Mol sind nun nicht zwölf Stück von irgend etwas, sondern gut 6 • 10^23. Das sind eine sechs mit dreiundzwanzig Nullen:
1 Mol sind circa 600.000.000.000.000.000.000.000 Stück von irgend etwas. Ein Mol Eier sind also etwa 6 • 10^23 Eier. Ein Mol Autos sind ungefähr 6 • 10^23 Autos. Ein halbes Mol Menschen sind dann logischerweise wieder circa 3 • 10^23 Menschen...
Das macht man, weil es einfacher für unsere Vorstellungskraft ist, mit Zahlen wie 1, 2 oder ½ umzugehen als mit 600.000.000.000.000.000.000.000 oder ähnlich großen Zahlen.
Somit kommst du also mit der Größenordnung Mol in wägbare Massenbereiche. Und deshalb ist der erste wichtige Zusammenhang, dass sich die wägbare Masse m [g] aus dem Produkt der Einzelmasse (atomare Masse) M [g/mol] und der Stoffmenge n [mol] ergibt. So kommst du auf
m = n • M
Das bedeutet, dass die Stoffmenge n multipliziert mit der Masse eines Einzelteilchens eine Masse m ergibt, die man messen kann.
Und nun habe ich ja oben bereits darauf hingewiesen, dass die Stoffmenge n immer größer wird, je mehr Einzelteilchen du zusammenbringst.
Und wenn du genau 6,02214076 • 10^23 Teilchen von irgend etwas zusammenbringst, dann hast du genau 1 mol davon.
Die Konstante lautet dazu folgerichtigerweise
NA = 6,02214076 • 10^23 Stück pro mol [mol^–1]
Und so kommst du auf den Zusammenhang, dass das Produkt aus der Stoffmenge n und der Avogadrokonstante NA die Teilchenanzahl N ergibt, die in deiner Stoffportion enthalten ist.
N = NA • n
Alles ziemlich logisch, oder?
Nochmals ein lieber Gruß von der Waterkant
Bei 3 Aufgaben hänge ich ebenfalls leider...
Könntest du mir freundlicherweise dabei auch helfen ?
Aufgabe 1: Berechne, welche Stoffmenge (in mol) in den Stoffportionen der folgenden Elemente enthalten sind.
Stoffportion:
4g Helium
35, 5 g Chlor
5 g Wasserstoff
6 g Kohlenstoff
230 g Natrium
2,07 g Blei
Aufgabe 2: Eine Schwefelportion wiegt 256 g. Berechne, aus wie vielen Schwefelatomen diese Schwefelportion besteht.
Aufgabe 3: Berechne nur die Masse des gesuchten Stoffes.
a) CH4 + 2 O2 —> CO2 + 2H2O geg.: 50g CH4 ges.: m(CO2)
b) Es reagieren 1kg Fe2O3 mit CO zu Fe und CO2. Wie viel kg Eisen gewinnt man aus der Reaktion?
c) Man lässt 20g Kohlenstoff mit Wasser reagieren. Es entstehen Kohlenstoffmonoxid und Wasserstoff. Wie viel Gramm Wasserstoff erhält man ?
Ich wäre Dir unheimlich dankbar, wenn du mir die Aufgaben mit einen guten und verständlichen Rechenweg erklären bzw. lösen würdest, da ich solche Aufgaben noch machen muss und ich eben einmal komplett verstehen muss, wie man das macht.
Vielen Dank im Voraus!
LG Miro
Na, bei 4 g Helium und 35,5 g Chlor solltest du das aber alleine hinkriegen, weil das (fast) nichts Neues zu den bisherigen Aufgaben ist.
5 g Wasserstoff hat (wie Chlor) eine Tücke: Hier musst du berücksichtigen, dass sich die relative Atommasse aus dem PSE auf EIN ATOM bezieht. Aber die kleinsten Teilchen von den Elementen Wasserstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Fluor, Chlor, Brom oder Iod sind zweiatomige Minimoleküle. Das heißt, dass in einer Stoffportion (Stoffmenge) dieser Elemente nur halb so viele kleinste Teilchen vorhanden sind wie Atome.
Ich mache dir das beim Wasserstoff einmal vor:
M(H): 1 g/mol
M(H2): 2 g/mol
m(H2): 5 g
n(H2): ?
m(H2) = n(H2) • M(H2)
5 g = n(H2) [mol] • 2 g/mol..............I ÷ 2 g/mol
2,5 mol = n(H2)
Antwort:
5 g Wasserstoff entsprechen 2,5 mol (= 5 mol Wasserstoffatome).
Alle anderen Aufgaben in 1 verlaufen entsprechend... Das schaffst du!
Aufgabe 2)
Hier musst du erst die Stoffmenge n berechnen (mit der Formel m = n • M) und dann mit dieser berechneten Stoffmenge n (und der Formel N = NA • n) die Anzahl der Schwefelatome. Alles wie gehabt, eigentlich.
Aufgabe 3a)
Ja, jetzt wird's interessanter... Du hast das Reaktionsschema
CH4 + 2 O2 ---> CO2 + 2 H2O
vorgegeben bekommen. An diesem Reaktionsschema siehst du, dass immer, wenn ein Teilchen CH4 oxidiert wird, dabei ein Teilchen CO2 entsteht.
Außerdem wird dir die Masse vom eingesetzten Methan (CH4) gegeben. Gesucht ist die Masse des entstehenden Kohlenstoffdioxids (CO2).
Dazu rechnest du zuerst die Stoffmenge n(CH4) aus, die 50 g CH4 entspricht. Das machst du wie gewohnt mit Hilfe der Formel m = n • M.
M(CH4): (12 + 4 • 1 =) 16 g/mol
M(CO2): (12 + 2 • 16 =) 44 g/mol
Wenn du dann die Stoffmenge vom Methan (CH4) kennst, weißt du auch gleich die Stoffmenge des Kohlenstoffdioxids, weil du am Reaktionsschema gesehen hast, dass EIN CH4-Teilchen zu EINEM CO2-Teilchen wird. Also werden 2 CH4 zu 2 CO2, 100 CH4 zu 100 CO2 und x mol CH4 zu x mol CO2, verstehst du?!
Wenn du nun also x mol CO2 hast, kannst du wieder die Formel m = n • M benutzen, um diesmal die Masse vom CO2 zu berechnen. Auch das schaffst du jetzt bestimmt allein...
b)
Hier hast du das Reaktionsschema nicht vorgegeben bekommen. Das müssen wir zuerst ermitteln:
Fe2O3 + 3 CO ---> 2 Fe + 3 CO2
Hier siehst du, dass aus einem „Teilchen” Fe2O3 zwei Teilchen Eisen (Fe) werden. Und damit beginnt das Spielchen von vorn:
Mit der Formel m = n • M berechnest du die Stoffmenge vom Eisen-III-oxid (Fe2O3). Damit kannst du dann sagen, dass die doppelte Menge Eisen (Fe) daraus rumkommen. Und dann berechnest du erneut mit der Formel m = n • M die fehlende Größe, diesmal die Masse vom Eisen. Beachte dabei, dass 1 kg (aus der Aufgabe) 1000 g sind...
c)
Wieder fehlt zunächst das Reaktionsschema:
C + H2O ---> CO + H2
Du siehst, du brauchst pro Kohlenstoffteilchen EIN Wassermolekül und dabei kommt EIN Teilchen Wasserstoff (H2) heraus.
Benötigte Formel (wie immer): m = n • M
M(C): 12 g/mol
M(CO): (12 + 16 =) 28 g/mol
m(C): 20 g
m(H2): ?
Versuche bitte auch das erst einmal alleine hinzubekommen. Ich gehe jetzt erst einmal zu meiner Frau vor den Fernseher. Ich schaue nachher wieder vorbei...
Guten Abend,
danke für die unheimlich gute Infos und Hinweise, jedoch hänge ich trotzdem bei den Aufgaben. Ich habe zwar mehr von dir erfahren, aber kriege es alleine nicht hin...
Ich bin ein Junge, der einmal etwas vorgerechnet bekommt und es komplett verstehen muss, um dann später alleine und ohne Probleme alles berechnen zu können.
Ich wäre Dir unheimlich dankbar, wenn du mir freundlicherweise die Aufgabe 1-3 mir vorrechnen würdest, sodass ich alles richtig begreife. Alles andere fällt mir gerade leider schwer... wie gesagt: ich wäre Dir unheimlich dankbar, wenn du mir die Aufgabe 1-3 komplett lösen würdest, damit ich es richtig begreife.
Ich habe nämlich solche Arte von Aufgaben auf meinem Schreibtisch liegen, die ich erst lösen kann, wenn ich von dir die drei Aufgaben verstehe, wie man das rechnet.
LG Miro
m=M*n
Masse=molare Masse*Stoffmenge
m/M=n
Dann noch mit der Avogrado-Konstante multiplizieren und du hast die Teilchenzahl.
Hey Waterkant,
Vielen Dank erstmal für deine ausführliche Erklärung.
Ich habe es alleine versucht, aber könntest du trotzdem mal schauen, ob ich es richtig gemacht habe und ggf. mein Ergebnis korrigieren?
Kupfer:
Teilchenzahl: 6 • 10^23 ; Stoffmenge: 1mol ; Masse: 63,55 g
Wasser:
Teilchenzahl: 6 • 10^23 ; Stoffmenge: 1 mol ; Masse: 18,016 g
Iod:
Teilchenzahl: 6 • 10^23 ; Stoffmenge: 1mol ; Masse: 126,90 g
Magnesium:
Teilchenzahl: 6 • 10^23 ; Stoffmenge: 1mol ; Masse: 24,31 g
Ist das so richtig?
Und wärst du bitte auch so lieb und würdest mir den Zusammenhang zwischen der Stoffmenge, der Teilchenanzahl in der Stoffportion und der Masse der Stoffportion beschreiben/erklären ?
LG Miro