Chemie · C4 · Formeln, Gleichungen und Stoffmengen

Stoffportionen: Masse, Stoffmenge, Teilchenzahl

Stoffportion auf die Waage legen: Masse, Stoffmenge und Teilchenzahl hängen über die molare Masse zusammen.

So gehst du vor

1Wähle einen Stoff und lege eine Portion auf die Waage: mit dem Regler oder Löffel für Löffel.
2Lies mit: Aus der Masse und der molaren Masse folgt die Stoffmenge, daraus mit der Avogadro-Konstante die Zahl der Teilchen.
3Stelle um auf „Stoffmenge einstellen“ oder drück „Wiege 1 mol ab“: Jetzt gibst du die Stoffmenge vor, und die Waage zeigt, wie viel Gramm das sind.
4Vergleiche unten je 1 mol verschiedener Stoffe: gleich viele Teilchen, aber verschiedene Masse und verschiedenes Volumen.

Masse

9,0 g

Stoffmenge

0,500 mol

Teilchenzahl

3,01 · 10²³

Molare Masse: M(H₂O) = 2 · 1,0 gmol + 16,0 gmol = 18,0 gmol

Ein Molekül wiegt m = MN_A = 2,99 · 10⁻²³ g, das sind 18,0 u.

Stoff

Elemente

Verbindungen

Wasser: Teilchen sind Moleküle.

Portion

Was gibst du vor?

Masse m

9,0 g

Ein Löffel: etwa 5 g – wie viel genau, zeigt die Waage.

Rechenweg

Gegeben:

m = 9,0 g; M(H₂O) = 2 · 1,0 gmol + 16,0 gmol = 18,0 gmol; N_A = 6,022 · 10²³ 1mol

Gesucht:

Stoffmenge n, Teilchenzahl N

Formel:

n = mM; N = n · N_A

Rechnung:

n = 9,0 g18,0 gmol = 0,500 mol

N = 0,500 mol · 6,022 · 10²³ 1mol = 3,01 · 10²³

Ergebnis:

9,0 g Wasser sind 0,500 mol. Darin stecken 3,01 · 10²³ Moleküle, also 6,02 · 10²³ H-Atome und 3,01 · 10²³ O-Atome.

Gerundet auf drei geltende Ziffern. Im Heft rundet man auf so viele Ziffern, wie die ungenaueste Angabe hat (9,0 g Wasser: 0,50 mol und 3,0 · 10²³ Moleküle).

Je 1 mol nebeneinander

Jeder Würfel enthält 1 mol, also 6,022 · 10²³ Teilchen. Trotzdem sind Masse und Volumen ganz verschieden. Tippe auf einen Würfel, um ihn auf die Waage zu legen.

Alle Würfel im selben Maßstab. Volumen aus molarer Masse und Dichte bei 20 °C: V = Mρ (Dichten wie im Skript C4).

Modell: Die Waage ist tariert, sie zeigt nur die Masse des Stoffes. Häufchen und Becherglas sind aus dem Volumen der Portion gezeichnet (Dichten bei 20 °C, für Graphit, Schwefel und Kalkstein Richtwerte). Ein echter Ballon mit Kohlenstoffdioxid würde auf der Waage wegen des Auftriebs in der Luft leichter erscheinen; hier zählt nur die Masse des Gases.

Aufträge

Lege 9,0 g Wasser auf die Waage. Berechne die Stoffmenge und die Zahl der Moleküle mit dem Rechenweg Gegeben – Gesucht – Formel – Rechnung – Ergebnis.
Wie viel Kochsalz muss man für 0,250 mol abwiegen? Rechne zuerst, dann prüfe mit „Stoffmenge einstellen“.
Welche Portion enthält mehr Atome: 10,0 g Eisen oder 10,0 g Aluminium? Begründe mit den Atommassen.
Je 1 mol nebeneinander: Ordne die sechs Stoffe nach der Masse und nach dem Volumen. Warum wiegt 1 mol Zucker 19-mal so viel wie 1 mol Wasser?
Zwei Stück Würfelzucker wiegen zusammen 6,0 g (reine Saccharose). Wie viele Zucker-Moleküle und wie viele Kohlenstoff-Atome sind das?
Wie schwer ist ein einzelnes Kohlenstoffdioxid-Molekül in Gramm?
(G8) Wähle Kohlenstoffdioxid und schalte das molare Volumen ein. Welche Masse hat 1,0 L Kohlenstoffdioxid bei 20 °C? Vergleiche mit 1 L Luft (1,2 g).

Theorie: Kapitel „Stoffmenge und molare Masse“ im Skript C4 Formeln, Gleichungen und Stoffmengen. Die Koeffizienten einer Reaktionsgleichung setzt du in der Station Reaktionsgleichungen ausgleichen, das Rechnen mit Zehnerpotenzen übst du in der Station Zehnerpotenzen.