Chemie Klasse 9 > Chemische Reaktionen

Chemische Reaktionen 6

1.6 Der Molbegriff, Vertiefung

Drei Stoffe

Wir sehen hier drei Stoffe: 18 g Wasser, 32 g Schwefel und 64 g Kupfer.
Was haben diese drei Stoffe gemein? Die erste Vermutung, dass es sich um drei Elemente handelt, ist falsch, denn Wasser ist ja bekanntlich eine Verbindung. Auch drei Feststoffe sind es nicht, denn einer der Stoffe ist flüssig. Die gleiche Masse oder das gleiche Volumen haben die drei Stoffe auch nicht. Was also ist das Gemeinsame an diesen drei Stoffen?
Jetzt haltet euch fest: alle drei Stoffe bestehen aus der gleichen Anzahl von Teilchen. Der Schwefel enthält 6,022 * 10²³ Schwefelatome, das Kupfer 6,022 * 10²³ Kupferatome, und das Wasser 6,022 * 10²³Wassermoleküle.

Relative Atommassen

Als man - so um DALTONs Zeit, anfing, die Atome zu wiegen, stellte man fest, dass der Wasserstoff das leichteste Element mit den leichtesten Atomen ist. Man konnte natürlich ein einzelnes Wasserstoffatom nicht wiegen - ich glaube, dass kann man sogar heutzutage noch nicht. Und man konnte auch Hundert oder Tausend oder eine Million H-Atome nicht wiegen.
Was man damals herausfinden konnte, möchte ich an einem ganz einfachen Beispiel - nämlich Kupfer und Schwefel - demonstrieren.
Man wusste, dass Kupfer und Schwefel stets im Massenverhältnis 64 : 16 oder einfacher 4 : 1 miteinander reagieren, wenn Kupfersulfid entsteht.
Wenn man nun annimmt, dass sich immer zwei Kupferatome mit einem Schwefelatom verbinden (was tatsächlich der Fall ist), dann folgt daraus, dass ein Cu-Atom genau doppelt so schwer ist wie ein S-Atom.
Durch andere aufwändige Versuche konnte man die relativen Atommassen vieler Elemente ermitteln. Als Bezugsgröße wählte man einfach das leichteste aller Atome, das Wasserstoff-Atom. Seine relative Masse setzte man dann gleich 1.
Da ein S-Atom 32 mal mehr wiegt als ein H-Atom, ist seine relative Masse gleich 32. Und die relative Masse eines Cu-Atoms ist gleich 64. Die relative Masse von Sauerstoff ist 16, und die relative Masse eines Wassermoleküls somit 18.
Die drei Stoffe, die oben abgebildet sind, enthalten also die gleiche Anzahl kleinster Teilchen: ein Cu-Atom ist doppelt so schwer wie ein S-Atom, also habe ich auch doppelt soviel Kupfer abgewogen wie Schwefel.

und noch einmal der Molbegriff

Betrachtet jetzt mal bitte folgende Schemata:
16 g Sauerstoff + 2 g Wasserstoff ==> 18 g Wasser
32 g Sauerstoff + 12 g Kohlenstoff ===> 44 g Kohlendioxid
32 g Schwefel + 128 g Kupfer ===> 160 g Kupfersulfid
16 g Sauerstoff + 64 g Kupfer ===> 80 g Kupferoxid
Stellt euch jetzt mal vor, ihr müsstet die Zahlen auswendig lernen. Ganz schön kompliziert. Und nun vergleicht doch einmal mit den folgenden Schemata:
1 mol Sauerstoff + 2 mol Wasserstoff ==> 1 mol Wasser
2 mol Sauerstoff + 1 mol Kohlenstoff ===> 1 mol Kohlendioxid
1 mol Schwefel + 2 mol Kupfer ===> 1 mol Kupfersulfid
1 mol Sauerstoff + 1 mol Kupfer ===> 1 mol Kupferoxid
Das sieht doch schon viel besser aus, oder nicht? Jetzt wird auch langsam klar, warum Chemiker lieber mit mol rechnen als mit Gramm. Und fällt euch noch etwas auf:
2 mol Sauerstoff + 1 mol Kohlenstoff ===> 1 mol Kohlendioxid
2 O-Atome + 1 C-Atom ===> 1 CO₂-Molekül
Da steckt sogar ein System dahinter. Man muss sich nur die Summenformel einer Verbindung anschauen, und schon weiß man, wieviel mol der Elemente miteinander reagieren müssen. Betrachten wir dazu ein sehr kompliziertes Beispiel, nämlich Aluminiumoxid. Diese Verbindung hat die Summenformel Al₂O₃.
Also lautet die Reaktionsgleichung:
2 mol Aluminium + 3 mol Sauerstoff ==> 1 mol Aluminiumoxid
Alles klar? Jetzt müsste man nur noch wissen, wieviele Gramm man abwiegen muss, um genau ein Mol zu haben. Und das ist ganz einfach. Dazu schauen wir in das Periodensystem und bestimmen die Atommasse des Elementes. Nun wiegen wir die Atommasse in Gramm ab und haben genau ein Mol des Stoffs:
1 Mol = die Atommasse des Elementes (oder die Molekülmasse der Verbindung), in Gramm abgewogen.
Diese Definition des Begriffs mol ist zwar sehr einfach, dafür aber sehr leicht zu merken und vor allem auch sehr praktisch. Wer es lieber theoretisch mag:
1 Mol = die Portion eines Stoffes, die genau L Teilchen enthält. Dabei ist L = 6,022 * 10²³.

Nächstes Kapitel in Vorbereitung....

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Drei Stoffe
		Wir sehen hier drei Stoffe: 18 g Wasser, 32 g Schwefel und 64 g Kupfer. Was haben diese drei Stoffe gemein? Die erste Vermutung, dass es sich um drei Elemente handelt, ist falsch, denn Wasser ist ja bekanntlich eine Verbindung. Auch drei Feststoffe sind es nicht, denn einer der Stoffe ist flüssig. Die gleiche Masse oder das gleiche Volumen haben die drei Stoffe auch nicht. Was also ist das Gemeinsame an diesen drei Stoffen? Jetzt haltet euch fest: alle drei Stoffe bestehen aus der gleichen Anzahl von Teilchen. Der Schwefel enthält 6,022 * 10²³ Schwefelatome, das Kupfer 6,022 * 10²³ Kupferatome, und das Wasser 6,022 * 10²³Wassermoleküle.
Relative Atommassen		Als man - so um DALTONs Zeit, anfing, die Atome zu wiegen, stellte man fest, dass der Wasserstoff das leichteste Element mit den leichtesten Atomen ist. Man konnte natürlich ein einzelnes Wasserstoffatom nicht wiegen - ich glaube, dass kann man sogar heutzutage noch nicht. Und man konnte auch Hundert oder Tausend oder eine Million H-Atome nicht wiegen. Was man damals herausfinden konnte, möchte ich an einem ganz einfachen Beispiel - nämlich Kupfer und Schwefel - demonstrieren. Man wusste, dass Kupfer und Schwefel stets im Massenverhältnis 64 : 16 oder einfacher 4 : 1 miteinander reagieren, wenn Kupfersulfid entsteht. Wenn man nun annimmt, dass sich immer zwei Kupferatome mit einem Schwefelatom verbinden (was tatsächlich der Fall ist), dann folgt daraus, dass ein Cu-Atom genau doppelt so schwer ist wie ein S-Atom. Durch andere aufwändige Versuche konnte man die relativen Atommassen vieler Elemente ermitteln. Als Bezugsgröße wählte man einfach das leichteste aller Atome, das Wasserstoff-Atom. Seine relative Masse setzte man dann gleich 1. Da ein S-Atom 32 mal mehr wiegt als ein H-Atom, ist seine relative Masse gleich 32. Und die relative Masse eines Cu-Atoms ist gleich 64. Die relative Masse von Sauerstoff ist 16, und die relative Masse eines Wassermoleküls somit 18. Die drei Stoffe, die oben abgebildet sind, enthalten also die gleiche Anzahl kleinster Teilchen: ein Cu-Atom ist doppelt so schwer wie ein S-Atom, also habe ich auch doppelt soviel Kupfer abgewogen wie Schwefel.
und noch einmal der Molbegriff		Betrachtet jetzt mal bitte folgende Schemata: 16 g Sauerstoff + 2 g Wasserstoff ==> 18 g Wasser 32 g Sauerstoff + 12 g Kohlenstoff ===> 44 g Kohlendioxid 32 g Schwefel + 128 g Kupfer ===> 160 g Kupfersulfid 16 g Sauerstoff + 64 g Kupfer ===> 80 g Kupferoxid Stellt euch jetzt mal vor, ihr müsstet die Zahlen auswendig lernen. Ganz schön kompliziert. Und nun vergleicht doch einmal mit den folgenden Schemata: 1 mol Sauerstoff + 2 mol Wasserstoff ==> 1 mol Wasser 2 mol Sauerstoff + 1 mol Kohlenstoff ===> 1 mol Kohlendioxid 1 mol Schwefel + 2 mol Kupfer ===> 1 mol Kupfersulfid 1 mol Sauerstoff + 1 mol Kupfer ===> 1 mol Kupferoxid Das sieht doch schon viel besser aus, oder nicht? Jetzt wird auch langsam klar, warum Chemiker lieber mit mol rechnen als mit Gramm. Und fällt euch noch etwas auf: 2 mol Sauerstoff + 1 mol Kohlenstoff ===> 1 mol Kohlendioxid 2 O-Atome + 1 C-Atom ===> 1 CO₂-Molekül Da steckt sogar ein System dahinter. Man muss sich nur die Summenformel einer Verbindung anschauen, und schon weiß man, wieviel mol der Elemente miteinander reagieren müssen. Betrachten wir dazu ein sehr kompliziertes Beispiel, nämlich Aluminiumoxid. Diese Verbindung hat die Summenformel Al₂O₃. Also lautet die Reaktionsgleichung: 2 mol Aluminium + 3 mol Sauerstoff ==> 1 mol Aluminiumoxid Alles klar? Jetzt müsste man nur noch wissen, wieviele Gramm man abwiegen muss, um genau ein Mol zu haben. Und das ist ganz einfach. Dazu schauen wir in das Periodensystem und bestimmen die Atommasse des Elementes. Nun wiegen wir die Atommasse in Gramm ab und haben genau ein Mol des Stoffs: 1 Mol = die Atommasse des Elementes (oder die Molekülmasse der Verbindung), in Gramm abgewogen. Diese Definition des Begriffs mol ist zwar sehr einfach, dafür aber sehr leicht zu merken und vor allem auch sehr praktisch. Wer es lieber theoretisch mag: 1 Mol = die Portion eines Stoffes, die genau L Teilchen enthält. Dabei ist L = 6,022 * 10²³.

		Nächstes Kapitel in Vorbereitung....