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Da wir aus der letzten Lektion wissen, was die Stoffmenge und was ein Mol ist, wollen wir uns jetzt anschauen, wofür dies wichtig ist.In dieser Lektion wird der Grundstein für das sognannte stöchiometrische Rechnen gelegt. Was das heißt, klären wir in der nächsten Lektion. Wir schauen uns zuerst die einfache Reaktion von Kohlenstoff mit Sauerstoff zu Kohlenstoffdioxid an.
Du solltest jetzt nachvollziehen können, dass wenn 3 kg Kohlenstoff (C) mit Sauerstoff vollständig zu Kohlenstoffdioxid (CO2) reagieren, nicht zwingendermaßen 3 kg CO2 entstehen. Denn es entsteht zwar pro Kohlenstoff-Atom genau ein CO2-Molekül, allerdings ist ein CO2-Molekül auch wesentlich schwerer (höhere molare Masse M) als ein Kohlenstoff-Atom. Folglich entstehen deutlich mehr als 3 kg CO2.Bei dieser Reaktionsgleichung ist es leicht nachzuvollziehen, wie die Stoffmengenverhältnisse sind. 1 Teilchen Kohlenstoff reagiert mit einem Teilchen Sauerstoff zu einem Teilchen CO2. Wenn ich also das Stoffmengenverhältnis aufstelle, sieht es so aus:
`n(C)=n(O_2)=n(CO_2)`
Wenn wir 1 mol Kohlenstoff in die Reaktion hineingeben, kommt genau 1 mol CO2 heraus. Vorausgesetzt, wir haben für 100%igen Umsatz auch mindestens 1 mol Sauerstoff vorliegen.So weit so gut, aber wie sieht das ganze bei anderen Reaktionsgleichungen aus?
Die Reaktion von Eisen mit Sauerstoff zu Eisen(III)-oxid sieht ein wenig anders aus, denn die sogenannten stöchiometrischen Faktoren sind hier nicht 1.Wenn ich jetzt 2 mol Sauerstoff in die Reaktion gebe, wie viel mol Fe2O3 entstehen dann?
Hierfür muss man das Stoffmengenverhältnis aufstellen. Das funktioniert aber immer gleich.
Du kannst somit einfach zwei Bruchstriche gleichsetzen und dann in die Zähler einen Stoff und dessen stöchiometrischen Faktor schreiben und in den Nenner die andere Komponente.
Diese Gleichung kannst du jetzt umstellen:
`frac{n(O_2)}{n(Fe_2O_3)}=frac{3}{2}`
`Leftrightarrown(O_2)=frac{3}{2}*n(Fe_2O_3)`
`Leftrightarrown(Fe_2O_3)=frac{2}{3}*n(O_2)`
Aus der untersten Gleichung kann man dann leicht berechnen, dass wenn ich 2 mol Sauerstoff in die Reaktion gebe 2/3 * 2 mol = 4/3 mol ≈ 1,33 mol Fe2O3 entstehen (bei vollem Umsatz, also 100% Ausbeute).
Wenn du das verstanden hast, solltest du keine Probleme mit der nächsten Lektion bekommen. Denn hier wird eigentlich nur in die entsprechende Masse umgerechnet und Ausbeuten/ molare Volumina berücksichtigt.
Überprüfe dich aber auf jeden Fall anhand der Übungsfragen unter diesem Artikel!
Auf einem Blick...
Stoffmengenverhältnisse
- Das Stoffmengenverhältnis lässt sich anhand der stöchiometrischen Faktoren der Reaktionsgleichung bestimmen
- Die stöchiometrischen Faktoren sind die Zahlen vor den Edukten/ Produkten
- Zum Aufstellen der Stoffmengenverhältnisse gibt es ein einfaches Schema
Referenzen
1. E. Riedel, H.-J. Meyer in Allgemeine und anorganische Chemie,
Wenn nicht anders angegeben, sind alle Abbildungen selbst angefertigt.