Die Lösungen stehen auch schon da, allerdings in hellgrauer Schrift. Um diese lesbarer zu machen, müsst ihr nur den hellgrauen Text markieren.
1. Vervollständige
| Wasserstoff- atom |
Wasserstoff- molekül |
Stickstoff- atom |
Stickstoff- molekül (N2) |
Schwefel- molekül (S8) |
Schwefel- |
|
|
Atommasse/ |
1 u | 2u | 14u | 28u | 256,528 u | 34 u |
| Molare Masse | 1 g/mol | 2 g/mol | 14 g/mol | 28 g/mol | 256,528 g/mol | 34 g/mol |
2. Berechne die Molekülmasse von
a) Methan (CH4) Molekülmasse = (12+4*1) u = 16 u
b) Kohlenstoffmonoxid (CO) M = 12 u + 16 u = 28 u
3. Berechne die Stoffmenge von:
a) 72 g Wasser: M = m/n => n = m/M: n = 72 g/18 g/mol = 4 mol
b) 120 g Ethan (C2H6) n =120 g/30,07 g/mol = 4 mol
c) 126 g Chlorwasserstoffgas (HCl) n = 126 g/ 35,5 g/mol = 3,5 mol
4. Berechne die Masse von:
a) 2,75 mol Wasser: m = n · M m = 2,75 mol · 18 g/mol = 49,5 g
b) 15 mol Propan (C3H8) m = 15 mol · 44,10 g/mol = 661,5 g
c) 3 mol Neon m = 3 mol · 20 g/mol = 60 g
d) 5 mol Sauerstoff m = 5 mol · 2 · 16 g/mol = 160 g/mol
e) 5 mol Stickstoff m = 5 mol · 2 · 14 g/mol = 140 g/mol
5. Berechne die molare Masse eines unbekannten Stoffes. Die Masse von 3,25 mol dieses Stoffes beträgt 188,5 g. M = 188,5 g/3,25 mol = 58 g/mol
6. Erkläre, was mit dem Begriff „1 mol“ gemeint ist. 1 mol = 6,022 · 1023 Teilchen
7. Nenne die Avogadro-Konstante. NA = 6,022 · 1023 1/mol
gt; n = m/M: n = 72 g/18 g/mol = 4 molM = 188,5 g/3,25 mol = 58 g/mol
4.10 Bedeutung von Formeln (Symbolen)
4.10.1 Bei Elementen
Eisen: Fe
Mögliche Bedeutungen:
- Stoff "Eisen"
- 1 Atom Eisen (mit der Atommasse: m(Fe) = 56 u)
- 1 mol Eisenatome (mit der Atommasse: M(Fe) = 56 g/mol)
Beispiel 2: Sauerstoff
Bei Elementen, die aus Molekülen bestehen, schreibt man häufig die Molekülformel. Für die Schule werden eigentlich nur folgende Elemente in der Molekülformel geschrieben: Wasserstoff (H2), Stickstoff (N2), Sauerstoff (O2) und die Halogene (F2, Cl2, Br2, I2). Ferner könnte man noch Phosphor (P4) und Schwefel (S8) schreiben, wird aber für die Schule nicht benötigt.
Sauerstoff: O2
Mögliche Bedeutungen:
- Stoff "Sauerstoff"
- Molekül aus 2 Sauerstoffatomen bestehend
- 1 Molekül Sauerstoff (mit der Molekülmasse: m(O2) = 32 u)
- 1 mol Sauerstoffmoleküle (molaren Masse: M(O2) = 32 g/mol)
4.10.2 Bei Verbindungen
(= Reinstoffe aus mindestens zwei unterschiedlichen Elementen!)
a) Verbindungen die aus Molekülen bestehen
Wasser: H2O
- Stoff: „Wasser“
- Art und Zahlenverhältnis der im Wasser vorliegenden Atome
- "Verhältnisformel“ ( H : O = 2 : 1)
- 1 Molekül Wasser (Molekülmasse: m(H2O) = 18 u)
- 1 mol Wassermoleküle (molare Masse: M(H2O) = 18 g/mol)
b) Verbindungen, die nicht aus Molekülen bestehen (z.B. Ionenverbindungen)
Magnesiumoxid (MgO)
- Stoff: „Magnesiumoxid“
- Art und Zahlenverhältnis der im Wasser vorliegenden „Atome“ (exakt: Ionen)
- „Verhältnisformel“ ( Mg : O = 1 : 1)
- „Formeleinheit“ Magnesiumoxid (m(MgO) = _____)
- 1 mol „Formeleinheit” Magnesiumoxid (molare Masse: _______ = _____)
1 MgO bedeutet eine „Formeleinheit“ Magnesiumoxid. Sie ist aus einem Magnesiumatom und einem Sauerstoff entstanden.
Formeleinheit (oder Elementargruppe):
Bei Verbindungen, die nicht aus Molekülen bestehen, benutzt man den Begriff „Formeleinheit“. Man kann die „Formeleinheit“ als „kleinste Baueinheit“ von Verbindungen ansehen, die keine Moleküle bilden. In dieser Formel ist das Zahlenverhältnis der jeweils beteiligten Atomsorten wiedergegeben; es ist also eine Verhältnisformel.
| MgO | MgO-Formeleinheit | MgO Verteilung in einer Ebene | MgO-Kristall |
 |
 |
 |
|
4.8 Moleküle
Def.: Moleküle sind kleinste Teilchen, die aus zwei oder mehreren Atomen zusammengesetzt sind.
Viele Reinstoffe (Verbindungen, z.B. Wasser, Kohlenstoffdioxid) bestehen aus Molekülen.
a) Molekülformel
Bsp.: Die Molekülformel H2O sagt folgendes aus:
Ein Molekül Wasser besteht aus 2 Atomen Wasserstoff und 1 Atom Sauerstoff.
Allgemein: Die Molekülformel gibt Art und Anzahl der Atome im Molekül an.
Kennt man die Verhältnisformel (vgl. oben) einer Verbindung, so sind beliebig viele Molekülformeln möglich:
Bsp.: Atomanzahlverhältnis N(H) : N(O) = 2:1 => theoretisch mögliche Formeln: H2O1; H4O2;...
=> Genauere Untersuchung gibt die exakte Molekülformel.
b) Molekülmasse
Die Molekülmasse ist die Masse eines Moleküls in u. Die Molekülmasse ist somit gleich der Summe der Massen der im Molekül enthaltenen Atome.
Beispiele:
1. Bestimme die Molekülmasse vom Molekül Kohlenstoffdioxid (CO2)!
O2: 2 • 16 u
C: +12 u
CO2: 44 u
2. Bestimme die Molekülmasse von Wasser (H2O).
Lösung: Die Molekülmasse beträgt 18 u.
c) Molare Masse bei Molekülen
Die molare Masse ist die Masse von 1 mol eines Stoffes.
Der Zahlenwert der molaren Masse ist gleich dem Zahlenwert der Atommasse (bei Atomen) bzw. der Summe der Atommassen (Verbindungen).
Bsp.: M(H2O) = 2 • 1 g/mol + 16 g/mol = 18 g/mol
M(CO2) = 44 g/mol
4.7 Verhältnisformel
Sie gibt das kleinstmögliche Zahlenverhältnis einzelner Atom- oder Ionensorten innerhalb einer Verbindung an.
Anwendung findet die Verhältnisformel vor allem bei salzartigen Verbindungen.
I. Ermittlung der Verhältnisformel:
Bekannt sein müssen:
a) die miteinander verbundenen Massen der Elemente (experimentelle Bestimmung).
b) die Atommassen der Elemente (siehe Periodensystem).
Bsp 1.: Kupfersulfid
Experiment: 4 g Kupfer (Cu) sind verbunden mit 1 g Schwefel (S)
Berechnung von n: Bestimmung der Stoffmenge:
Verhältnisformel für Kupfersulfid: Cu2S1
„Chemiker“ sind faul und schreiben i.d.R. keine 1: Cu2S
Trotzdem muss man sich merken, dass keine Zahl für eine „1“ steht.
Bei der Bildung von schwarzem Kupfersulfid reagieren also Kupfer-Atome und Schwefel-Atome im Atomzahlverhältnis 2 : 1
2 Cu + 1 S → 1 Cu2S1
„faule Chemikerschreibweise“ 2 Cu + S → Cu2S
Bsp. 2.: Kupferoxid
Experiment: 3,2 Kupfer (Cu) sind verbunden mit 0,8 g Sauerstoff (O)
Bestimmung der Stoffmenge: n(Cu) = 3,2 g/64 g/mol = 0,05 mol
n(O) = 0,8 g/16 g/mol = 0,05 mol
Atomzahlverhältnis: n(Cu)/n(O) = 0,05 mol / 0,05 mol = 1/1
Verhältnisformel für Kupferoxid: Cu1O1 = CuO
Bei der Bildung Kupferoxid reagieren Kupfer-Atome und Schwefel-Atome im Atomzahlverhältnis von 1:1.
1 Cu + 1 O → Cu1O1
Cu + O → CuO