Moleküle wie Kohlenstoffmonoxid sind so klein, dass sich in $22$ Litern an reinem Kohlenstoffmonoxid bei Normalbedingungen eine Anzahl von etwa $6,022\cdot10^{23}$ Molekülen befindet. Das sind rund $602$ Trilliarden Teilchen, eine $602$ mit $21$ Nullen!
Um nicht immer mit riesigen und unhandlichen Teilchenzahlen rechnen zu müssen, wird in der Chemie die Stoffmenge verwendet.
Die Stoffmenge gibt die Teilchenzahl an. Das Formelzeichen der Stoffmenge ist ein kleines $\pu{n}$ und die Einheit ist $\pu{mol}$.
$\pu{1 mol}$ entspricht einer Anzahl von etwa $6,022\cdot10^{23}$ Teilchen.
$\\ 6,022\cdot10^{23}\,\frac{1}{\text{mol}}$ ist die Avogadro-Konstante $\pu{N_A}$.
Über die Avogadro-Konstante $\pu{N_A}$ und die Stoffmenge $\pu{n}$ kann die absolute Teilchenzahl $\pu{N}$ berechnet werden.
$\text{N}=\frac{\text{n}}{\text{N}_\text{A}}$
Die molare Masse
Die molare Masse $\pu{M}$ ist die Masse $\pu{m}$ pro einem Mol Stoffmenge eines Stoffs.
$\text{M}=\frac{\text{m}}{\text{n}}$
Das Formelzeichen ist ein großes $\pu{M}$ und die Einheit ist $\frac{\text{g}}{\text{mol}}$.
Bei Atomen entspricht die molare Masse $\pu{M}$ genau der Atommasse $\pu{u}$ und kann direkt aus dem Periodensystem der Elemente entnommen werden. Die molare Masse von Kohlenstoff $\ce{C}$ beträgt etwa $12\,\frac{\text{g}}{\text{mol}}$ und die molare Masse von Sauerstoff $\ce{O}$ etwa $16\,\frac{\text{g}}{\text{mol}}$.
Die molare Masse von Molekülen ist die Summe der molaren Massen der Atome, aus denen das Molekül besteht.
Unter Normalbedingungen, also einer Temperatur $\pu{T}$ von $\pu{0 °C}$ und einem Druck $\pu{p}$ von $\pu{1,013 bar}$, hat jedesideale Gas ein molares Volumen $\pu{V_m}$ von $\pu{22,4 \ell//mol}$.
Aufstellen der Reaktionsgleichung für die Verbrennung von Kohlenstoffmonoxid
Schritt 1: Wortgleichung
Die Verbrennung von Kohlenstoffmonoxid ist eine Reaktion dessen mit Sauerstoff unter der Bildung von Kohlenstoffdioxid. Die Wortgleichung lautet demzufolge:
Die Formelgleichung enthält die chemischen Symbole für Kohlenstoffmonoxid $\ce{CO}$, Sauerstoff $\ce{O}$ und Kohlenstoffdioxid $\ce{CO2}$. Sauerstoff tritt in der Natur immer molekular auf, und zwar als ein zweiatomiges Molekül $\ce{O2}$.
Die stöchiometrischen Koeffizienten vor den chemischen Symbolen der Moleküle geben das Verhältnis der Stoffmengen $\pu{n}$ zwischen Edukten und Produkten an. Daher werden sie auch stöchiometrische Verhältniszahlen genannt.
Das heißt, dass bei der Verbrennung von $\pu{\color{red}{2} \color{black}{mol}}$ Kohlenstoffmonoxid mit $\pu{\color{red}{1} \color{black}{mol}}$ Sauerstoff $\pu{\color{red}{2} \color{black}{mol}}$ Kohlenstoffdioxid entstehen.
Das Stoffmengenverhältnis zwischen dem Edukt Kohlenstoffmonoxid $\ce{CO}$ und dem Produkt Kohlenstoffdioxid $\ce{CO2}$ kann also über die stöchiometrischen Verhältniszahlen aufgestellt werden.
Mithilfe der Stoffmengenverhältnisse können Massen und Volumina sowohl von Produkten als auch Edukten berechnet werden.
Massen mithilfe des Stoffmengenverhältnisses berechnen
Mithilfe der Stoffmenge $\pu{n}$, der molaren Masse $\pu{M}$ und des Stoffmengenverhältnisses kann berechnet werden, welche Masse an Produkt erwartet werden kann, wenn die eingesetzte Masse an Edukt bekannt ist.
Volumina mithilfe des Stoffmengenverhältnisses berechnen
Mithilfe der Stoffmenge $\pu{n}$, des molaren Volumens $\pu{V_m}$ und des Stoffmengenverhältnisses kann berechnet werden, welches Volumen für das Produkt erwartet werden kann, wenn das Volumen des Edukts bekannt ist.
In der Reaktionsgleichung ist erkennbar, dass die Stoffmenge $\pu{n}$ Kohlenstoffdioxid $\ce{CO2}$ gleich ist wie die Stoffmenge $\pu{n}$ von Kohlenstoffmonoxid $\ce{CO}$.
Jedes ideale Gas hat bei gleicher Anzahl an Teilchen, also gleicher Stoffmenge, das gleiche Volumen. Da die gleiche Stoffmenge $\pu{n}$ an Kohlenstoffdioxid $\ce{CO2}$ entsteht, wie Kohlenstoffmonoxid $\ce{CO}$ eingesetzt wurde, ändert sich das Volumen der Gase nicht. Dies gilt allerdings nur unter der Annahme, dass es sich bei beiden Gasen um ideale Gase handelt. Durch die Verbrennung von $\ce{44 \ell}$ an Kohlenstoffmonoxid $\ce{CO}$ entstehen also $\ce{44 \ell}$ Kohlenstoffdioxid $\ce{CO2}$.
Übrigens: Du kannst auch die gegebenen Volumina, Stoffmengen und das molare Volumen direkt in die folgende Gleichung einsetzen und nach der gesuchten Größe umstellen.
Zusammenfassung: Rechnen mit Stoffmenge und molarer Masse
Die Stoffmenge $\pu{n}$ mit der Einheit $\pu{mol}$ gibt die Anzahl der Teilchen an. Ein Mol entspricht $6,022\,\cdot\,10^{23}$ Teilchen ($\hat{=}$ Avogadro-Konstante).
Die molare Masse $\pu{M}$ mit der Einheit $\frac{\text{g}}{\text{mol}}$ ist die Masse pro einem Mol Stoffmenge eines Stoffs. Bei Atomen ist sie gleich der Atommasse und kann direkt aus dem Periodensystem der Elemente entnommen werden.
Das molare Volumen $\pu{V_m}$ mit der Einheit $\pu{\ell//mol}$ ist das Volumen pro einem Mol Stoffmenge eines Stoffs. Für ideale Gase beträgt es unter Normalbedingungen etwa $\pu{22,4 \ell//mol}$.
Das Stoffmengenverhältnis ist das Verhältnis der Stoffmengen zwischen Edukten und Produkten einer Reaktion. Es wird über die stöchiometrischen Verhältniszahlen (Koeffizienten) aufgestellt.
Berechne die Masse eines Stoffs in einer Reaktion, indem du die Stoffmengenverhältnisse zwischen einem Stoff mit bekannter Masse und dem Stoff mit unbekannter Masse aufstellst: $\frac{\text{m}_1}{\text{m}_2}=\frac{\text{n}_1\,\cdot\,\text{M}_1}{\text{n}_2\,\cdot\,\text{M}_2}$
Berechne das Volumen eines Stoffs in einer Reaktion, indem du die Stoffmengenverhältnisse zwischen einem Stoff mit bekanntem Volumen und dem Stoff mit unbekanntem Volumen aufstellst: $\frac{\text{V}_1}{\text{V}_2}=\frac{\text{n}_1\,\cdot\,\text{V}_\text{m1}}{\text{n}_2\,\cdot\,\text{V}_\text{m2}}$
Häufig gestellte Fragen zum Thema Rechnen mit Stoffmenge und molarer Masse
Die stöchiometrischen Koeffizienten in einer Reaktionsgleichung entsprechen der Stoffmenge. Mithilfe der stöchiometrischen Koeffizienten können daher Stoffmengenverhältnisse aufgestellt werden.
Berechne die Masse eines Stoffs in einer Reaktion, indem du die Stoffmengenverhältnisse zwischen einem Stoff mit bekannter Masse und dem Stoff mit unbekannter Masse aufstellst: $\frac{\text{m}_1}{\text{m}_2}=\frac{\text{n}_1\,\cdot\,\text{M}_1}{\text{n}_2\,\cdot\,\text{M}_2}$
Berechne das Volumen eines Stoffs in einer Reaktion, indem du die Stoffmengenverhältnisse zwischen einem Stoff mit bekanntem Volumen und dem Stoff mit unbekanntem Volumen aufstellst: $\frac{\text{V}_1}{\text{V}_2}=\frac{\text{n}_1\,\cdot\,\text{V}_\text{m1}}{\text{n}_2\,\cdot\,\text{V}_\text{m2}}$
Teste dein Wissen zum Thema Verbrennung Kohlenstoffmonoxid!
1.215.161 Schülerinnen und Schüler haben bereits unsere Übungen absolviert. Direktes Feedback, klare Fortschritte: Finde jetzt heraus, wo du stehst!
Noch nicht angemeldet?
Jetzt registrieren und vollen Zugriff auf alle Funktionen erhalten!
Wir setzen eigene Cookies, Cookies von Drittanbietern und ähnliche Technologien auf unserer Website ein. Einige davon sind notwendig, um Ihnen eine sichere Nutzung unserer Plattform zu gewährleisten. Andere sind nicht unbedingt erforderlich, aber helfen uns z.B. dabei, die Nutzung unseres Angebots auszuwerten und zu verbessern. Es wird zwischen „Notwendige Cookies“, „Funktionalität & Komfort“, „Statistik & Analyse“ und „Marketing“ unterschieden. Weitere Informationen finden Sie in unserer Datenschutzerklärung.
Um in den Einsatz der nicht notwendigen Cookies einzuwilligen, klicken Sie auf „Alle Cookies akzeptieren“. Oder Sie treffen unter „Cookies individuell einstellen“ eine individuelle Auswahl. Dort finden Sie auch weitere Informationen zu den Zwecken sowie eingesetzten Drittanbietern. Soweit Sie diese zulassen, umfasst Ihre Einwilligung auch die Übermittlung von Daten in Drittländer, die kein mit der EU vergleichbares Datenschutzniveau aufweisen. Mit Klick auf „Alles ablehnen“ werden nur notwendige Cookies gesetzt. Sie können Ihre Auswahl jederzeit anpassen oder widerrufen.
Bist du unter 16 Jahre alt? Dann klicke bitte „Alles ablehnen“ oder hole die Erlaubnis deiner Erziehungsberechtigten ein.