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Konzentration in der Chemie berechnen
Die Konzentration beschreibt, wie viel von einem Stoff in einer bestimmten Bezugsmenge eines Gemisches enthalten ist. Für die Stoffmengenkonzentration gilt $c = n/V$: Du teilst die Stoffmenge durch das Volumen der gesamten Lösung.
Auf dieser Seite lernst du, Konzentrationsangaben sicher zu unterscheiden und aus Masse, molarer Masse und Volumen die Stoffmengenkonzentration zu berechnen. Außerdem erfährst du, wie du die benötigte Masse für eine Lösung bestimmter Konzentration bestimmst.
Hake ab, was du schon kannst — und komm am Ende hierher zurück!
Was bedeutet Stoffmengenkonzentration?
Eine Lösung enthält einen gelösten Stoff und ein Lösungsmittel. Bei einer Kochsalzlösung ist Natriumchlorid der gelöste Stoff. Das Volumen $V$ bezeichnet das Volumen der fertigen Lösung.
Stoffmengenkonzentration
Die Stoffmengenkonzentration $c_i$ einer Komponente $i$ ist ihre Stoffmenge $n_i$ geteilt durch das Volumen $V$ der Lösung:
$$c_i = \frac{n_i}{V}$$
Übliche Einheit: $\mathrm{mol/L}$. Die ältere Bezeichnung Molarität meint dieselbe Größe.
Eine Konzentration von $2\,\mathrm{mol/L}$ NaCl bedeutet: In jedem Liter der fertigen Lösung befinden sich $2\,\mathrm{mol}$ NaCl.
Eine Konzentrationsangabe braucht immer eine Bezugsgröße. Bei $\mathrm{mol/L}$ ist es die Stoffmenge pro Liter Lösung.
Wie berechnest du die Stoffmengenkonzentration?
Je nach gegebenen Größen stellst du die Grundformel um:
$$c=\frac{n}{V} \qquad n=cV \qquad V=\frac{n}{c}$$
Achte vor dem Einsetzen auf die Einheit des Volumens. Wenn die Konzentration in $\mathrm{mol/L}$ angegeben ist, musst du Milliliter in Liter umrechnen:
$$1000\,\mathrm{mL}=1\,\mathrm{L}$$
In $250\,\mathrm{mL}$ einer Lösung befinden sich $0{,}50\,\mathrm{mol}$ eines gelösten Stoffes. Gesucht ist $c$.
Zuerst wird das Volumen umgerechnet:
$$250\,\mathrm{mL}=0{,}250\,\mathrm{L}$$
Dann werden Stoffmenge und Volumen eingesetzt:
$$c=\frac{0{,}50\,\mathrm{mol}}{0{,}250\,\mathrm{L}}=2{,}0\,\mathrm{mol/L}$$
Die Lösung enthält somit $2{,}0\,\mathrm{mol}$ des Stoffes pro Liter.
Wähle in jeder Lücke die passende Form und prüfe anschließend deine Antworten.
Für eine Konzentration in $\mathrm{mol/L}$ wird das Volumen in eingesetzt. Aus $500\,\mathrm{mL}$ werden . Die Stoffmengenkonzentration berechnet sich mit .
Wie kommst du von der Masse zur Konzentration?
Im Labor ist häufig die Masse $m$ eines Stoffes gegeben. Um daraus die Stoffmenge zu erhalten, brauchst du die molare Masse $M$.
Molare Masse
Die molare Masse $M$ gibt an, welche Masse ein Mol eines Stoffes besitzt. Ihre Einheit ist $\mathrm{g/mol}$.
$$n=\frac{m}{M} \qquad m=nM$$
Bei einer Verbindung addierst du die molaren Massen aller enthaltenen Atome. Indizes in der chemischen Formel geben an, wie oft ein Element vorkommt. Für NaCl gilt beispielsweise:
$$M(\mathrm{NaCl})=M(\mathrm{Na})+M(\mathrm{Cl})=58{,}44\,\mathrm{g/mol}$$
Die beiden Rechenschritte lassen sich verbinden:
$$c=\frac{m}{MV}$$
$14{,}61\,\mathrm{g}$ NaCl sind in $0{,}250\,\mathrm{L}$ Lösung enthalten. Wie groß ist die Stoffmengenkonzentration?
Zuerst wird die Stoffmenge berechnet:
$$n=\frac{14{,}61\,\mathrm{g}}{58{,}44\,\mathrm{g/mol}}=0{,}250\,\mathrm{mol}$$
Danach folgt die Konzentration:
$$c=\frac{0{,}250\,\mathrm{mol}}{0{,}250\,\mathrm{L}}=1{,}00\,\mathrm{mol/L}$$
Die Einheiten bestätigen den Rechenweg: Bei $m/M$ kürzt sich Gramm heraus, und Mol bleibt übrig.
Wie stellst du eine Lösung mit vorgegebener Konzentration her?
Sind Konzentration $c$, Endvolumen $V$ und molare Masse $M$ bekannt, gehst du in zwei Rechenschritten vor:
- Berechne die benötigte Stoffmenge mit $n=cV$.
- Berechne die abzuwiegende Masse mit $m=nM$.
Zusammengefasst gilt:
$$m=cVM$$
Gesucht ist die NaCl-Masse für $350\,\mathrm{mL}$ einer Lösung mit $c=2{,}86\,\mathrm{mol/L}$.
1. Volumen umrechnen
$$350\,\mathrm{mL}=0{,}350\,\mathrm{L}$$
2. Stoffmenge berechnen
$$n=cV=2{,}86\,\mathrm{mol/L}\cdot0{,}350\,\mathrm{L}=1{,}001\,\mathrm{mol}$$
3. Masse berechnen
$$m=nM=1{,}001\,\mathrm{mol}\cdot58{,}44\,\mathrm{g/mol}=58{,}50\,\mathrm{g}$$
Für die Lösung werden rechnerisch etwa $58{,}50\,\mathrm{g}$ NaCl benötigt. Der Stoff wird gelöst; anschließend wird mit Wasser auf das Endvolumen von $350\,\mathrm{mL}$ aufgefüllt. Man gibt also nicht einfach $350\,\mathrm{mL}$ Wasser zur abgewogenen Masse.
Beim Herstellen einer Lösung bezieht sich $V$ auf das Endvolumen der fertigen Lösung.
Welche Konzentrationsangabe ist gemeint?
Das Wort „Konzentration“ allein ist ungenau. Verschiedene Größen verwenden unterschiedliche Zähler, obwohl sie sich auf ein Volumen beziehen.
| Größe | Bedeutung | Formel | typische Einheit |
|---|---|---|---|
| Stoffmengenkonzentration | Stoffmenge des gelösten Stoffes pro Lösungsvolumen | $c=n/V$ | $\mathrm{mol/L}$ |
| Massenkonzentration | Masse des gelösten Stoffes pro Lösungsvolumen | $c_m=m_i/V$ | $\mathrm{g/L}$ |
| Teilchenkonzentration | Teilchenzahl pro Lösungsvolumen | $N/V$ | $\mathrm{L^{-1}}$ |
| Volumenkonzentration | Volumen einer Komponente pro Gemischvolumen | $V_i/V$ | $\mathrm{L/L}$ |
Stoffmengenkonzentration und Massenkonzentration lassen sich mit der molaren Masse umrechnen:
$$c_m=Mc$$
Die Dichte ist dagegen die Masse der gesamten betrachteten Stoffportion pro Volumen:
$$\rho=\frac{m}{V}$$
Bei einer Lösung meint die Massenkonzentration beispielsweise die Masse des gelösten Salzes pro Liter. Die Dichte bezieht sich auf die Masse der gesamten Lösung pro Volumen. Ein Massenanteil in Prozent wiederum vergleicht die Masse einer Komponente mit der Gesamtmasse der Mischung; er ist keine Angabe in $\mathrm{mol/L}$.
Da sich das Volumen einer Lösung mit der Temperatur ändern kann, ist auch ihre Stoffmengenkonzentration temperaturabhängig. Die Molalität verwendet stattdessen die Stoffmenge pro Kilogramm Lösungsmittel. Diese Größen dürfen nicht gleichgesetzt werden.
In $0{,}250\,\mathrm{L}$ Lösung befinden sich $5{,}0\,\mathrm{g}$ eines Stoffes. Die Massenkonzentration beträgt:
$$c_m=\frac{5{,}0\,\mathrm{g}}{0{,}250\,\mathrm{L}}=20\,\mathrm{g/L}$$
Ohne die molare Masse lässt sich daraus noch keine Stoffmengenkonzentration in $\mathrm{mol/L}$ bestimmen.
Karteikasten
Überlege zuerst selbst und drehe die Karte anschließend zum Prüfen um.
Alles auf einen Blick
- Konzentration einer Lösung
- Stoffmengenkonzentration: $c=n/V$
- aus Masse: $n=m/M$
- benötigte Masse: $m=cVM$
- Massenkonzentration: $c_m=m_i/V$
- Umrechnung: $c_m=Mc$
- Bezugsgrößen unterscheiden
- Lösungsvolumen statt Wasservolumen
- gelöster Stoff statt gesamte Lösung
- Mol, Gramm und Prozent nicht vertauschen
- Ergebnis prüfen
- Volumen in Liter
- passende Einheit
- plausibler Zahlenwert
- Stoffmengenkonzentration: $c=n/V$
Abschluss-Check
Prüfe bei jeder Konzentrationsaufgabe zuletzt drei Dinge: Ist die Konzentrationsart eindeutig? Passen die Einheiten zusammen? Bezieht sich das Volumen wirklich auf die fertige Lösung?