Chemie-Lexikon/Stöchiometrie - Einführung und Benutzer:Maria Eirich/Box mit Tabelle: Unterschied zwischen den Seiten

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{{SORTIERUNG:{{SUBPAGENAME}}}}Die '''Stöchiometrie''' (von gr. στοιχεῖον stoicheion „Grundstoff“ und μέτρον metron „Maß“) ist ein grundlegendes mathematisches Hilfsmittel in der Chemie. Aus der Kenntnis der beteiligten Stoffe mit ihren Summenformeln und in welchem Verhältnis sie miteinander reagieren, kann man rechnerisch stimmen, in welchem Mengenverhältnis Produkte miteinander zu welcher Menge an Edukten reagieren.
{{Box
|Aufgabe 1
|'''Für diese Aufgabe benötigst du deinen Hefter (Lernpfadaufgaben, S. 9)''' [[Datei:Notepad-117597.svg|right|40px|Notizblock mit Bleistift|verweis=Datei:Notepad-117597.svg]].


Grundlage dieser Berechnungen sind die Reaktionsgleichungen, bei denen man ja darauf achten muss, dass die Anzahl der beteiliegten Atome vor und nach der Reaktion richtig ist. Nun dann kann man die Reaktionsgleichung nutzen, um damit stöchiometrische Berechnungen durchzuführen.
Finde Werte für a, d und e, so dass <math>f(x)</math> die Kurve auf dem Bild möglichst gut beschreibt. Entscheide dich für drei Hintergrundbilder deiner Wahl und notiere den Funktionsterm in deinem Hefter. Wenn du noch weiter arbeiten möchtest, kannst du auch einige der übrigen Hintergundbilder bearbeiten.


Praktisch werden Reaktionen im Labor häufig „unstöchiometrisch“ durchgeführt, d.h. das mindestens einer der Edukte in ausreichend großen Mengen verwendet wird, weil damit die Ausbeute meist etwas erhöht wird. In vielen technischen Prozessen sind stöchiometrische Überlegungen aber sehr wichtig, wie wir an einem Beispiele zeigen wollen.
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== Fett oder mager - Wer zündet besser? ==
{{Lösung versteckt|1=Da es nicht die eine richtige Lösung gibt, findest du in der Tabelle Lösungsvorschläge sowie Spielräume, in denen die Parameter liegen können, um den Verlauf angemessen zu beschreiben.
Motorsportfreunde werden wissen, was mit fett und mager gemeint ist, denn damit werden bestimmte Gemischverhältnisse bei explosionsfähigen Gemischen bezeichnet. Im Falle des Motors geht es darum, dass der Treibstoff (z.B. Benzin) und Luft im richigen Verhältnis vorliegen müssen, damit das Gemisch überhaupt zünden kann. Dabei geht es bei der Luft natürlich vor allem um den enthaltenen Sauerstoff, der mit dem Treibstoff reagieren soll.


{{{!}} class="wikitable"
{{!}}-
! Hintergrundbild!! Lösungsvorschlag !! Parameter a !! Parameter d !! Parameter e
{{!}}-
{{!}} Angry Birds {{!}}{{!}} <math>f(x)=-0.13(x-7)^2+4.85</math> {{!}}{{!}} -0.15 ≤ a ≤ -0.13 {{!}}{{!}} 6.80 ≤ d ≤ 7.20 {{!}}{{!}} 4.70 ≤ e ≤ 5.00
{{!}}-
{{!}} Golden Gate Bridge {{!}}{{!}} <math>f(x)=0.04(x-5.7)^2+1</math> {{!}}{{!}} 0.03 ≤ a ≤ 0.05 {{!}}{{!}} 5.00 ≤ d ≤ 6.40 {{!}}{{!}} 0.80 ≤ e ≤ 1.10
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{{!}} Springbrunnen {{!}}{{!}} <math>f(x)=-0.33(x-4,85)^2+5.3</math> {{!}}{{!}} -0.40 ≤ a ≤ -0.30 {{!}}{{!}} 4.70 ≤ d ≤ 5.00 {{!}}{{!}} 5.10 ≤ e ≤ 5.50
{{!}}-
{{!}} Elbphilharmonie (Bogen links) {{!}}{{!}} <math>f(x)=0.40(x-2,50)^2+4.35</math> {{!}}{{!}} 0.33 ≤ a ≤ 0.47 {{!}}{{!}} 2.40 ≤ d ≤ 2.60 {{!}}{{!}} 4.25 ≤ e ≤ 4.40
{{!}}-
{{!}} Elbphilharmonie (Bogen mitte) {{!}}{{!}} <math>f(x)=0.33(x-5.85)^2+3.4</math> {{!}}{{!}} 0.30 ≤ a ≤ 0.36 {{!}}{{!}} 5.70 ≤ d ≤ 6.00 {{!}}{{!}} 3.20 ≤ e ≤ 3.60
{{!}}-
{{!}} Elbphilharmonie (Bogen rechts) {{!}}{{!}} <math>f(x)=0.22(x-9,40)^2+3.60</math> {{!}}{{!}} 0.18 ≤ a ≤ 0.27 {{!}}{{!}} 9.30 ≤ d ≤ 9.50 {{!}}{{!}} 3.55 ≤ e ≤ 3.65
{{!}}-
{{!}} Gebirgsformation {{!}}{{!}} <math>f(x)=-0.2(x-5.4)^2+2.3</math> {{!}}{{!}} -0.30 ≤ a ≤ -0.10 {{!}}{{!}} 5.10 ≤ d ≤ 5.70 {{!}}{{!}} 2.10 ≤ e ≤ 2.50
{{!}}-
{{!}} Motorrad-Stunt {{!}}{{!}} <math>f(x)=-0.07(x-7.7)^2+5.95</math> {{!}}{{!}} -0.10 ≤ a ≤ -0.04 {{!}}{{!}} 7.30 ≤ d ≤ 8.10 {{!}}{{!}} 5.70 ≤ e ≤ 6.20
{{!}}-
{{!}} Basketball {{!}}{{!}} <math>f(x)=-0.32(x-6.5)^2+6.45</math> {{!}}{{!}} -0.35 ≤ a ≤ -0.29 {{!}}{{!}} 6.20 ≤ d ≤ 6.80 {{!}}{{!}} 6.20 ≤ e ≤ 6.70
{{!}}}
|2=Lösungsvorschläge anzeigen|3=Lösungsvorschläge verbergen}}
|Arbeitsmethode
}}


<center>[[Datei:Explosionsgrenzen.svg]]</center>
<div class="box arbeitsmethode">
== Aufgabe 1 ==
'''Für diese Aufgabe benötigst du deinen Hefter (Lernpfadaufgaben, S. 9)''' [[Datei:Notepad-117597.svg|right|40px|Notizblock mit Bleistift|verweis=Datei:Notepad-117597.svg]].


Finde Werte für a, d und e, so dass <math>f(x)</math> die Kurve auf dem Bild möglichst gut beschreibt. Entscheide dich für drei Hintergrundbilder deiner Wahl und notiere den Funktionsterm in deinem Hefter. Wenn du noch weiter arbeiten möchtest, kannst du auch einige der übrigen Hintergundbilder bearbeiten.


Ist das Gemisch zu "mager", ist also zu wenig Treibstoff im Vergleich zur vorhandenen Luft/Sauerstoff enthalten, kann das Gemisch nicht explodieren. Viel hilft aber auch nicht immer, denn wenn man zu viel Treibstoff hat fehlt Sauerstoff und das Gemisch wird auch nicht explodieren. Dies bezeichnet man als "fettes Gemisch".
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Warum ist das so? Optimaler Weise ist es so, dass gerade so viele Teilchen vorhanden sind, so dass alle vollständig miteinander reagieren können. Ist von einer Teilchensorte zu viel da, so kann das dazu führen, dass die gleichen Teilchen aufeinander treffen und nicht miteinander reagieren können. Dabei kann die Aktivierungsenergie verloren gehen und reicht für ein ausreichend starkes Aufeinanderprallen der "richtigen" Teilchen mehr aus.
<div class="mw-collapsible mw-collapsed" data-expandtext="Lösungsvorschläge anzeigen" data-collapsetext="Lösungsvorschläge verbergen">
Da es nicht die eine richtige Lösung gibt, findest du in der Tabelle Lösungsvorschläge sowie Spielräume, in denen die Parameter liegen können, um den Verlauf angemessen zu beschreiben.


<center>[[File:Darstellung_Reaktion_bei_stöchiometrischem_Gemisch.svg|500px]]</center>
{| class="wikitable"
 
|-
 
! Hintergrundbild!! Lösungsvorschlag !! Parameter a !! Parameter d !! Parameter e
{{Box|Beeinflussung des Produktes durch Mengen der Edukte|2=Es gibt durchaus Reaktionen, bei denen die veränderte Menge an Edukten dazu führt, das ein anderes Produkt entsteht. Bekannt ist sicher die Verbrennung von Kohlenstoffhaltigen Stoffen wie Methan:
|-
* Ist ausreichend Sauerstoff vorhanden entsteht Kohlendioxid
| Angry Birds || <math>f(x)=-0.13(x-7)^2+4.85</math> || -0.15 ≤ a ≤ -0.13 || 6.80 ≤ d ≤ 7.20 || 4.70 ≤ e ≤ 5.00
:<math>2 \; CH_4 \; + \; 4 \; O_2 \; \longrightarrow \;2\; CO_2 \; + \; 4 \; H_2O</math>
|-
* Ist zu wenig Sauerstoff vorhanden, kann es zur Entstehung von Kohlenmonoxid kommen
| Golden Gate Bridge || <math>f(x)=0.04(x-5.7)^2+1</math> || 0.03 ≤ a ≤ 0.05 || 5.00 ≤ d ≤ 6.40 || 0.80 ≤ e ≤ 1.10
:<math>2 \; CH_4 \; + \; 3 \; O_2 \; \longrightarrow \;2\; CO \; + \; 4 \; H_2O</math>
|-
Bei den Aufgaben, die wir betrachten, steht aber immer fest, welche Produkte entstehen. Im Alltag ist aber das Problem, dass bei zu wenig Sauerstoff-Zufuhr das giftige Kohlenmoxid entstehen kann, nicht zu verachten!
| Springbrunnen || <math>f(x)=-0.33(x-4,85)^2+5.3</math> || -0.40 ≤ a ≤ -0.30 || 4.70 ≤ d ≤ 5.00 || 5.10 ≤ e ≤ 5.50
|3=Hervorhebung1}}
|-
 
| Elbphilharmonie (Bogen links) || <math>f(x)=0.40(x-2,50)^2+4.35</math> || 0.33 ≤ a ≤ 0.47 || 2.40 ≤ d ≤ 2.60 || 4.25 ≤ e ≤ 4.40
 
|-
Natürlich muss man nicht immer ein so große Menge an Teilchen betrachten. Es reicht aus, wenn man die kleinstmögliche Anzahl betrachtet. Bei der Verbrennung von Methan würde so die optimale Reaktion im Teilchenmodell aussehen, wodurch sich auch gleich die Reaktionsgleichung in Symbolschreibweise ergibt.
| Elbphilharmonie (Bogen mitte) || <math>f(x)=0.33(x-5.85)^2+3.4</math> || 0.30 ≤ a ≤ 0.36 || 5.70 ≤ d ≤ 6.00 || 3.20 ≤ e ≤ 3.60
 
|-
<center>[[File:Combustion reaction of methane.jpg|400px]]</center>
| Elbphilharmonie (Bogen rechts) || <math>f(x)=0.22(x-9,40)^2+3.60</math> || 0.18 ≤ a ≤ 0.27 || 9.30 ≤ d ≤ 9.50 || 3.55 ≤ e ≤ 3.65
 
|-
Mit Hilfe der Massen der einzelnen Teilchen könnte man so bestimmen, welche Mengen an Methan und wieviel Sauerstoff zusammenkommen muss, damit die Reaktion optimal und damit am heftigsten abläuft. Die Berechnung kann auf ganz unterschiedlichem Wege geschehen.
| Gebirgsformation || <math>f(x)=-0.2(x-5.4)^2+2.3</math> || -0.30 ≤ a ≤ -0.10 || 5.10 ≤ d ≤ 5.70 || 2.10 ≤ e ≤ 2.50
 
|-
== Wiederholung Symbolschreibweise und Reaktionsgleichungen ==
| Motorrad-Stunt || <math>f(x)=-0.07(x-7.7)^2+5.95</math> || -0.10 ≤ a ≤ -0.04 || 7.30 ≤ d ≤ 8.10 || 5.70 ≤ e ≤ 6.20
Diese Seiten dienen der Wiederholung der Symbolschreibweise und dem Ausgleichen von Reaktionsgleichungen. Wenn du merkst, das du hier noch Probleme hast gehe die Seiten und Quizze noch einmal für dich alleine durch. Gerade das Ausgleichen von Reaktionsgleichungen ist wichtig, damit man die richtige Anzahl an Teilchen bestimmen kann, die miteinander reagieren:
|-
* [[Chemie-Lexikon/Symbolschreibweise - Benennung von Verbindungen|Benennung von Verbindungen in Symbolschreibweise]]
| Basketball || <math>f(x)=-0.32(x-6.5)^2+6.45</math> || -0.35 ≤ a ≤ -0.29 || 6.20 ≤ d ≤ 6.80 || 6.20 ≤ e ≤ 6.70
* [[Chemie-Lexikon/Symbolschreibweise - Reaktionen beschreiben|Aufstellen und Ausgleichen von Reaktionsgleichungen]]
|}
 
</div></div>
== Grundlegende Themen zur Stöchiometrie ==
[[File:Balance Mettler AJ100.jpg|right|200px|Eine moderne Labor-Waage]]
* [[Chemie-Lexikon/Stöchiometrie - Berechnungen mit der Dichte|Berechnungen mit der Dichte]]
* [[Chemie-Lexikon/Stöchiometrie - Berechnungen von Massenverhältnissen|Berechnungen von Massenverhältnissen]]
* [[Chemie-Lexikon/Stöchiometrie - Satz von Avogadro|Satz von Avogadro - Berechnungen mit Gasvolumina]]
* [[Chemie-Lexikon/Stöchiometrie - Einführung in die Stoffmenge und das Mol|Einführung in die Stoffmenge und das Mol]]
* [[Chemie-Lexikon/Stöchiometrie - Beliebige Berechnungen mit der Stoffmenge|Berechnungen mit der Stoffmenge und anderen Größen]]
** ... dazu ein Übersichtsblatt mit den wichtigsten Formeln (sinnvoll ab Einführung der Stoffmenge) ...
* Konzentrationen
 
* Download "Gemischte Übungen" mit Lösungen
 
== Anwendungen der Stöchiometrie ==
[[File:School level titration demonstration.jpg|200px|right|Titration sind eigentlich fast immer mit Rechnungen verbunden.]] Stöchiometrie, wie sie bisher betrachtet wurde, beschäftigte sich vor allem mit Berechnungen zu einfachen Reaktionen. Hier haben wir ein paar spezielle Themen aus der Chemie, bei denen es vor allem Analyse-Methoden geht, genauer Mengen-Bestimmungen.
* Titrationen
* Verdünnung von Säuren und Basen
* Reaktionen von Säuren mit Basen
* Berechnung von Teilchen in Glasvolumina (mit dem allgemeinen Gasgesetz)
 
[[Kategorie:Stöchiometrie]]
[[Kategorie:Chemische Reaktion]]
[[Kategorie:Chemie-Lexikon]]
[[Kategorie:ChemieUnfertig]]

Version vom 4. April 2018, 18:27 Uhr

Aufgabe 1
Für diese Aufgabe benötigst du deinen Hefter (Lernpfadaufgaben, S. 9)
Notizblock mit Bleistift
.

Finde Werte für a, d und e, so dass die Kurve auf dem Bild möglichst gut beschreibt. Entscheide dich für drei Hintergrundbilder deiner Wahl und notiere den Funktionsterm in deinem Hefter. Wenn du noch weiter arbeiten möchtest, kannst du auch einige der übrigen Hintergundbilder bearbeiten.

GeoGebra

Da es nicht die eine richtige Lösung gibt, findest du in der Tabelle Lösungsvorschläge sowie Spielräume, in denen die Parameter liegen können, um den Verlauf angemessen zu beschreiben.

Hintergrundbild Lösungsvorschlag Parameter a Parameter d Parameter e
Angry Birds -0.15 ≤ a ≤ -0.13 6.80 ≤ d ≤ 7.20 4.70 ≤ e ≤ 5.00
Golden Gate Bridge 0.03 ≤ a ≤ 0.05 5.00 ≤ d ≤ 6.40 0.80 ≤ e ≤ 1.10
Springbrunnen -0.40 ≤ a ≤ -0.30 4.70 ≤ d ≤ 5.00 5.10 ≤ e ≤ 5.50
Elbphilharmonie (Bogen links) 0.33 ≤ a ≤ 0.47 2.40 ≤ d ≤ 2.60 4.25 ≤ e ≤ 4.40
Elbphilharmonie (Bogen mitte) 0.30 ≤ a ≤ 0.36 5.70 ≤ d ≤ 6.00 3.20 ≤ e ≤ 3.60
Elbphilharmonie (Bogen rechts) 0.18 ≤ a ≤ 0.27 9.30 ≤ d ≤ 9.50 3.55 ≤ e ≤ 3.65
Gebirgsformation -0.30 ≤ a ≤ -0.10 5.10 ≤ d ≤ 5.70 2.10 ≤ e ≤ 2.50
Motorrad-Stunt -0.10 ≤ a ≤ -0.04 7.30 ≤ d ≤ 8.10 5.70 ≤ e ≤ 6.20
Basketball -0.35 ≤ a ≤ -0.29 6.20 ≤ d ≤ 6.80 6.20 ≤ e ≤ 6.70

Aufgabe 1

Für diese Aufgabe benötigst du deinen Hefter (Lernpfadaufgaben, S. 9)
Notizblock mit Bleistift
.

Finde Werte für a, d und e, so dass die Kurve auf dem Bild möglichst gut beschreibt. Entscheide dich für drei Hintergrundbilder deiner Wahl und notiere den Funktionsterm in deinem Hefter. Wenn du noch weiter arbeiten möchtest, kannst du auch einige der übrigen Hintergundbilder bearbeiten.

GeoGebra

Da es nicht die eine richtige Lösung gibt, findest du in der Tabelle Lösungsvorschläge sowie Spielräume, in denen die Parameter liegen können, um den Verlauf angemessen zu beschreiben.

Hintergrundbild Lösungsvorschlag Parameter a Parameter d Parameter e
Angry Birds -0.15 ≤ a ≤ -0.13 6.80 ≤ d ≤ 7.20 4.70 ≤ e ≤ 5.00
Golden Gate Bridge 0.03 ≤ a ≤ 0.05 5.00 ≤ d ≤ 6.40 0.80 ≤ e ≤ 1.10
Springbrunnen -0.40 ≤ a ≤ -0.30 4.70 ≤ d ≤ 5.00 5.10 ≤ e ≤ 5.50
Elbphilharmonie (Bogen links) 0.33 ≤ a ≤ 0.47 2.40 ≤ d ≤ 2.60 4.25 ≤ e ≤ 4.40
Elbphilharmonie (Bogen mitte) 0.30 ≤ a ≤ 0.36 5.70 ≤ d ≤ 6.00 3.20 ≤ e ≤ 3.60
Elbphilharmonie (Bogen rechts) 0.18 ≤ a ≤ 0.27 9.30 ≤ d ≤ 9.50 3.55 ≤ e ≤ 3.65
Gebirgsformation -0.30 ≤ a ≤ -0.10 5.10 ≤ d ≤ 5.70 2.10 ≤ e ≤ 2.50
Motorrad-Stunt -0.10 ≤ a ≤ -0.04 7.30 ≤ d ≤ 8.10 5.70 ≤ e ≤ 6.20
Basketball -0.35 ≤ a ≤ -0.29 6.20 ≤ d ≤ 6.80 6.20 ≤ e ≤ 6.70
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