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| Mengenangaben in der Chemie können mit vier Größen gmacht werden, die jede zueinander proportional ist.
| | <div style="background-color:#e6f2f7;;border-radius:0.5em;border:1px solid #3938ab;"> |
| | <p style="background-color:#3983ab;color:white;font-weight:bold;padding: 0 10px;margin:0;">ToDo</p> |
| | <div style="padding: 4px 10px;"> |
| | Dieser Lernpfad befindet sich noch im Aufbau und wird bis Ende April fertig gestellt. |
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| *Die '''Masse m''' wird in kg angegeben und kann mit einer Waage bestimmt werden.
| | Über Rückmeldungen und weitere Anregungen würde ich mich freuen. --[[Benutzer:Matthias Scharwies|Matthias Scharwies]] ([[Benutzer Diskussion:Matthias Scharwies|Diskussion]]) 06:17, 8. Apr. 2017 (CEST) |
| *Die '''Teilchenanzahl N''' gibt die Anzahl der kleinsten Teilchen (''je nach Stoff Atome, Molekül oder Einheiten)'' an und ist vor allem bei Angaben wie ppm (=Parts per Million) interessant, die oft beim Luftverunreinigungen mit gasförmigen Stoffen genutzt wird.
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| *Die '''Stoffmenge n''' macht ähnliche Angaben wie die Teilchenanzahl und gibt die Menge an "Mol" an. Der Vorteil der Stoffmenge ist, dass man mit kleineren Zahlen als bei der Teilchenanzahl arbeitet.
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| *Das '''Volumen V''' ist für Gase und Flüssigkeiten sehr gebräuchlich, allerdings hängt das Volumen von Gase stark von der Temperatur ab. Je nach Menge gibt man das Volumen bei Gasen meist in Liter bei Feststoffen und Flüssigkeiten meist in cm³ an. Das Volumen bei Feststoffen anzugeben ist eher unüblich, wenn es nicht einen besondern Grund hat.
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| Die folgene Darstellung zeigt, wie diese vier Größen voneinander abhängen. Auf den Verbindunglinien gibt es jeweils eine Formel und eine Konstante, über die die zwei Größen zusammenhängen. Teilweise sind die Konstanten abhängig vom Stoff, teilweise aber nicht.
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| <center>[[File:Zusammenhang zwischen Masse, Stoffmenge, Volumen und Teilchenanzahl.svg]]</center>
| | {{Lernpfad|In diesem [[Lernpfad]] (man könnte diese Art des Lernens auch [[Stationenlernen]] nennen) kannst Du vieles über das '''Internet''' lernen. Neben einiger Theorie wie Aufbau und Funktionsweise des Internets gibt es praktische Tipps zur Anwendung. |
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| *Die '''Dichte ρ''' (rho) ist eine Stoffeigenschaft, die vom Stoff und auch von den äußeren Bedinungen abhängt. Daher muss man bei Berechnungen immer fragen, wie diese sind. Hier kann ich von Masse in Volumen und umgekehrt umrechnen.
| | Es ist sinnvoll, die einzelnen Elemente in der vorgegebenen '''Reihenfolge''' zu bearbeiten. Wenn Du möchtest, kannst Du die Reihenfolge aber auch ändern. Achte dann aber darauf, die Quizze zur Selbstüberprüfung an den »richtigen« Stellen zu bearbeiten. |
| *Die '''Masse eines Teilchen m(1 Teilchen)''' ermöglicht die Umrechnung zwischen Masse und Teilchenanzahl. Die Masse eines Teilchens kann man mit Hilfe des Periodensystem bestimmen, wenn man die Formel des Stoffes und damit der Teilchen kennt.
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| *Die '''Avogadro-Konstante N<sub>A</sub>''' ist ein Wert, der immer identisch ist, egal für welchen Stoff und für welche Bedingung.
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| *Die '''Molmasse M''' gibt die Masse von einem Mol eines Stoffes an. Man berechnet sie wie die Masse eines Teilchens, sie hat aber die Einheit g/mol.
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| *Das '''Molvolumen V<sub>m</sub>''' gibt das Volumen von einem Mol eines Stoffes an. Sinnvoll ist dies nur bei Gasen, da Gase ja für eine bestimmte Teilchenanazahl immer das gleiche Volumen haben (''siehe → [[Chemie-Lexikon/Stöchiometrie - Satz von Avogadro|Satz von Avogadro]]''). Wie die Dichte, ist das Mol-Volumen (besonders bei Gasen) von der Temperatur und dem Druck anhängig, was man deshalb immer angeben muss.
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| == Allgemeine Vorgehehensweise == | | === Arbeitsweise === |
| Bei allen stöchiometrischen Berechnungen mit Hilfe der Stoffmenge macht man sich das Stoffmengenverhältnis bei einer Reaktion zunutze, um damit zu der gegebenen Menge die gesuchte zu berechnen. Im Gegensatz vom Massenverhältnissen (''siehe Seite [[Chemie-Lexikon/Stöchiometrie - Berechnungen von Massenverhältnissen|Berechnungen von Massenverhältnissen]]'') haben wir hier recht einfache Zahlenverhältnisse. Allerdings muss ein gegebener Wert eventuell erst einmal in Mol umgerechnet werden.
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| <u>Die Berechnungen laufen dann allgemein folgendermaßen ab:</u>
| | * '''Arbeite konzentriert''' und fertige Deine Notizen und Zeichnungen '''sorgfältig''' an. |
| :Umrechnung gegebene Menge in Stoffmenge
| | * Am Ende jeder Seite findest Du '''Hinweise zur Lösung''' der Aufgaben. Falls Du nicht weiterkommst, '''nutze sie schrittweise''' und versuche, nach einem Lösungshinweis wieder selbst weiter zu arbeiten. |
| :→ Anwendung Stoffmengenverhältnis
| | * Als letzten Lösungshinweis gibt es immer die komplette '''Musterlösung'''. Benutze diese zur '''Überprüfung''' Deiner eigenen Arbeit. Wenn Du die Musterlösung einfach abschreibst, vergibst Du die Chance, selbst etwas zu leisten und Dich daran freuen zu können. |
| :→ Umrechnung Stoffmenge in gesuchte Menge
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| === Beispiel 1 ===
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| {{Box|Aufgabenstellung|2=Magnesium reagiert mit Wasser zu Wasserstoff und Magnesiumoxid. Wieviel Wasserstoff kann maximal aus 10 g Magnesium entstehen?|3=Üben}}
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| '''<u>1. Schritt</u> Reaktionsgleichung aufstellen:'''
| | === Du brauchst === |
| | * Heft und Stifte, um Dir Notizen zu machen und Zeichnungen zu erstellen. |
| | * Falls Du mit anderen in einem Raum lernst: Einen Kopfhörer, weil Du unter anderem Videos anschauen wirst. |
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| <center><math>Mg \ + \ H_2O \ \longrightarrow \ MgO \ + \ H_2</math></center>
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| ... dabei erkennt kann, dass das Stoffmengenverhältnis von <math>n(Mg) : n(H_2) = 1 : 1</math> ist.
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| '''<u>2. Schritt</u> Gegebenen Wert in Mol umrechnen:''' | | '''[[/Arbeitsprotokoll|Arbeitsprotokoll zum Ausdrucken]]''' |
| * Gegeben: <math>m(Mg) = 10 g</math>
| | }} |
| * Gesucht: <math>n(Mg) = \ ?</math>
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| Anhand des Schaubildes oben kann man erkennen, welche Umrechnung bzw. welche Formel man braucht. Zwischen der Masse ''(links oben)'' und der Stoffmenge ''(rechts unten)'' steht die Formel <math>M = \frac{m}{n}</math>. Um die Stoffmenge zu berechnen muss man diese Formel umstellen und dann hat man <math>n = \frac{m}{M}</math>. Um die Stoffmengen <math>n(Mg)</math> zu berechnen braucht man also <math>M(Mg)</math> (Molmasse von Mg), was ja nicht schwer istund schnell mit dem PSE bestimmt werden kann: <math>M(Mg) = 24,3 g/mol</math>.
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| <u>Rechnung:</u> <math>n(Mg) = \frac{m(Mg)}{M(Mg)} = \frac{10 g}{24,3 g/mol} \approx 0,412 mol </math>
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| {{Box|Tipps 1 - Ausführliches Aufschreiben der Werte|2=Man schreibt besser <math>m(Mg) = 10 g</math> statt nur <math>m = 10 g</math>, denn sonst kann es leicht zu Verwechslungen kommen. |3=Hervorhebung1}} | | {{:Lernpfad Internet/Inhalt}} |
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| | [[Kategorie:Lernpfad Internet|!]] |
| | [[Kategorie:ZUM2Edutags]] |
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| '''<u>3. Schritt</u> Umrechnung mit dem Stoffmengenverhältnis:'''
| | <metakeywords>ZUM2Edutags,ZUM-Wiki,ZUM.de,OER,Lernpfad Internet,Lernpfad,Web-Führerschein,Online-Internetkurs,Informatik</metakeywords> |
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| Da <math>n(Mg) : n(H_2) = 1 : 1</math> und <math>n(Mg) = 0,412 mol </math> vorgegeben ist, entsteht bei der Reaktion die gleiche Stoffmenge an Wasserstoff, also <math>n(H_2) = 0,412 mol </math>
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| '''<u>4. Schritt</u> Gegebene Stoffmenge in die gewünschte Einheit umrechnen:'''
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| Bei der Aufgabenstellung steht eigentlich nicht genau, in welcher Einheit man die Menge an Wasserstoff angeben soll. Wir berechnen oft die Masse, bei einem Gas wie Wasserstoff macht aber Volumen eher Sinn. Daher wollen wir also das Volumen berechnen. Dadurch ergibt sich wieder ein gegebener Wert und den Wert, den man daraus berechnen will.
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| * Gegeben: <math>n(H_2) = 0,412 mol</math>
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| * Gesucht: <math>V(H_2) = \ ?</math>
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| Wie schauen wieder in dem Schaubild nach, welcher rechnerische Zusammenhang zwischen Stoffmenge ''(rechts unten)'' und Volumen ''(links unten)'' verwendet wird. Das wäre dann <math>V_m = \frac{V}{n}</math>. Zu beachten ist, das das <math>V_m</math>, also das Molvolumen, nur sinnvoll für gasförmige Stoffe verwendet werden kann, da dieser Wert bei allen Gasen gleich ist (Satz von Avogadro!). Die Formel wird wieder nach dem gesuchten Wert umgestellt und man hat dann <math>V = n \cdot V_m</math>
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| <u>Rechnung:</u> <math>V(H_2) = n(H_2) \cdot V_m = 0,412 mol \cdot 22,4 l/mol \approx 9,23 l</math>
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| {{Box|Tipps 2 - Einheiten immer verwenden!|2=Wenn man die Einheiten immer zu den Wert dazuschreibt kann man kontrollieren, ob das Ergebnis die richtige Einheit. So kann man kontrollieren, ob der Lösungsweg einigermaßen sinnvoll ist.|3=Hervorhebung1}}
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| {{Box|Lösung|2=Aus 10 g Magnesium entstehen bei der Reaktion mit Wasser etwa 9,23 l Wasserstoff.|3=Lösung}}
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| {{Box|Tipps 3 - Andere Schreibwiese|2=Eine andere denkbare Schreibweise orientiert sich an der Reaktionsgleichung. Gegebener und gesuchter Wert werden unter der Reaktionsgleichung, jeweils an der entsprechenden Stelle unter den Stoff angegeben. So hat man einen Überblick, "wohin" man rechnen muss und welche Schritte vorkommen.
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| <center>Bild</center>
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| Entlang der Pfeile schreibt man nacheinander die Rechnungen auf, wie vorher, nur eben neben den Pfeilen. Eventuell kann man dann hier auf die ausführlichere Schreibweise verzichten, da durch die Position unter einem der Stoffe klar ist, um was es geht.
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| <center>Bild</center>
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| |3=Hervorhebung1}}
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