Chemisches Rechnen und Stöchiometrie für Dummies

Stefanie Ortanderl, Ulf Ritgen

• Verlag: Wiley-VCH
• Jahr: 2019
• ISBN:
  9783527826896
• Auflage: 1
• Thema: Physical Sciences
• Thema: Chemistry

Stöchiometrie, Stoffmengen und Konzentrationsangaben, Massen und Ausbeuten, Redox-Potentiale, pH-Werte: Gelegentlich müssen Sie in der Chemie auch rechnen. Derlei Berechnungen sind wirklich einfach und einleuchtend, wenn Sie erst einmal wissen, welche Formel(n) Sie wann verwenden müssen? und warum eigentlich. Genau das gilt es zu üben, und dabei hilft Ihnen dieses Buch: Die jeweils notwendigen Formeln werden vorgestellt, Sie erfahren, worum es dabei eigentlich geht, und jeder einzelne Rechenschritt wird nachvollziehbar und an realitätsnahen Beispielen aufbereitet. Die üblichen Fallstricke (und wie Sie diese vermeiden) werden ebenso ein Thema sein wie der Umgang mit tabellierten Werten? und was diese eigentlich aussagen.

Teil II

Reaktionen

IN DIESEM TEIL …

erfahren Sie in Kapitel 3, wie Sie Reaktionsgleichungen aufstellen und dass Ausbeuterechnung kein Zauberwerk ist.

geht es in Kapitel 4 um Reaktionsgeschwindigkeiten und darum, wie sich die Reaktionsordnung ermitteln lässt.

stellt Ihnen Kapitel 5 das chemische Gleichgewicht vor – und wie man es beeinflussen kann; auch das Löslichkeitsprodukt wird hier behandelt.

widmet sich Kapitel 6 dem pH-Wert und dessen Berechnung sowie der Funktionsweise und Berechnung von Puffern.

behandelt Kapitel 7 das Aufstellen von und den Umgang mit Redox–Gleichungen.

schauen wir uns in Kapitel 8 das spannende Thema der Elektrochemie und den Umgang mit der NERNST'schen Gleichung an.

Kapitel 3

Stöchiometrie

IN DIESEM KAPITEL

• … gilt die Maxime: Nichts geht verloren, nichts taucht »aus dem Nichts« auf!
• … betreiben wir »Atom-Buchführung«
• … berechnen wir Ausbeuten

Der von Michail LOMONOSSOW und Antoine DE LAVOISIER aufgestellte Massenerhaltungssatz besagt, dass sich bei chemischen Reaktionen die Gesamtmasse der an der Reaktion beteiligten Stoffe nicht verändert: Die Atome der beteiligten Stoffe werden zwar »umgruppiert«, sodass als Produkte der Reaktion neue Substanzen entstehen (wobei die Ausgangsstoffe verbraucht werden), aber an der Gesamtmasse ändert sich eben nichts.

Das ist ein wenig wie beim Spielen mit Lego®-Steinen: Wenn Sie sämtliche Bausteine eines Lego®-Konstrukts dazu verwenden, etwas gänzlich Neues zu bauen, wird das Endergebnis exakt die gleiche Masse auf die Waage bringen (siehe Abbildung 3.1).

Abbildung 3.1: Umgruppierung von Lego®-Steinen

Genauso läuft es in der Chemie: Sämtliche Atome, die auf der Seite der Ausgangsstoffe (der Edukte) vorliegen, müssen auf der Seite der Endstoffe (der Produkte) wieder auftauchen. Das in Abbildung 3.1 dargestellte Lego®-Beispiel lässt sich auf eine einfache chemische Reaktion übertragen: etwa die Umsetzung von Methan (CH₄) mit elementarem Sauerstoff (O₂) zu Kohlendioxid (CO₂) und Wasser (H₂O); grafisch dargestellt in Abbildung 3.2 (erkennen Sie die Ähnlichkeit mit Abbildung 3.1?):

Abbildung 3.2: Umsetzung von Methan mit elementarem Sauerstoff

Sie sehen:

• Alle vier Wasserstoff-Atome aus dem Methan tauchen auch auf der Produkt-Seite wieder auf: Nun sind sie Bestandteil der beiden im Zuge der Reaktion entstandenen Wasser-Moleküle.
• Das Kohlenstoff-Atom des Methans von der Edukt-Seite findet sich auf der Produkt-Seite als Bestandteil des Kohlendioxids wieder.
• Die Anzahl der Sauerstoff-Atome auf beiden Seiten bleibt ebenfalls gleich: Zu Beginn der Reaktion lagen zwei diatomare Sauerstoff-Moleküle vor, am Ende sind zwei der vier Atome Bestandteil des entstandenen Kohlendioxids, während sich die beiden anderen O-Atome im entstandenen Wasser wiederfinden.
• Das führt uns gleich zu den stöchiometrischen Verhältnissen. Übersetzen wir einmal die schematische Darstellung aus Abbildung 3.2:
  • Methan (CH₄) reagiert mit elementarem Sauerstoff (O₂) im Verhältnis 1 : 2 und bildet dabei je ein Molekül Kohlendioxid (CO₂) und zwei Moleküle Wasser (H₂O). Das heißt, auch für die Produkte ergibt sich ein Verhältnis von 1 : 2.
  • Diese Vorfaktoren in der chemischen Gleichung werden a...

Inhaltsverzeichnis

• Cover
• Inhaltsverzeichnis
• Einführung
• Teil I: Allgemeines
• Teil II: Reaktionen
• Teil III: Chemie trifft Physik
• Teil IV: Der Top-Ten-Teil
• Stichwortverzeichnis
• End User License Agreement