Konzentration einfach erklärt

Wenn du im Labor eine Salzloesung ansetzt, reicht "ein bisschen Salz in Wasser" nicht aus. Du musst wissen, wie viel Stoff in welchem Volumen geloest ist. Nach dieser Seite kannst du Stoffmengenkonzentrationen berechnen, Einheiten sicher umrechnen und Verduennungsaufgaben ohne Raten loesen.

Deine Lernziele

Ich kann die Stoffmengenkonzentration mit $c=\frac{n}{V}$ erklaeren.
Ich kann zwischen Stoffmenge, Masse, molarer Masse und Volumen unterscheiden.
Ich kann Konzentrationen in $mol/l$ berechnen.
Ich kann aus einer Zielkonzentration die benoetigte Masse berechnen.
Ich kann Verduennungsaufgaben mit $c_1 \cdot V_1 = c_2 \cdot V_2$ loesen.

Was Konzentration bedeutet

Eine Loesung besteht aus einem Loesungsmittel und mindestens einem geloesten Stoff. Die Konzentration beschreibt, wie viel von diesem geloesten Stoff in einer bestimmten Menge Loesung steckt. In der Schule ist damit sehr oft die Stoffmengenkonzentration gemeint.

Definition

Stoffmengenkonzentration

Die Stoffmengenkonzentration $c$ ist der Quotient aus Stoffmenge $n$ und Volumen $V$ der Loesung:

$$ c=\frac{n}{V} $$

Die uebliche Einheit ist $mol/l$.

Beispiel

In $0.500\,l$ Loesung sind $0.100\,mol$ Natriumchlorid geloest.

Formel: $c=\frac{n}{V}$
Einsetzen: $c=\frac{0.100\,mol}{0.500\,l}$
Rechnen: $c=0.200\,mol/l$

Die Loesung hat die Stoffmengenkonzentration $0.200\,mol/l$.

Merke

Konzentration fragt immer: Wie viel geloester Stoff steckt in wie viel Loesung?

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Einheiten sauber machen

Der haeufigste Fehler ist kein Chemiefehler, sondern ein Einheitenfehler. Wenn $c$ in $mol/l$ angegeben werden soll, muss das Volumen in Litern eingesetzt werden. Milliliter musst du vorher umrechnen.

Beispiel

Rechne $250\,ml$ in Liter um.

$1000\,ml = 1\,l$
$250\,ml = 250 : 1000\,l$
$250\,ml = 0.250\,l$

Erst danach setzt du in die Konzentrationsformel ein.

Beispiel

In $250\,ml$ Loesung sind $0.050\,mol$ eines Stoffes.

Volumen umrechnen: $250\,ml = 0.250\,l$
Formel: $c=\frac{n}{V}$
Einsetzen: $c=\frac{0.050\,mol}{0.250\,l}$
Ergebnis: $c=0.200\,mol/l$

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Masse, Stoffmenge und molare Masse

Oft wird im Labor nicht direkt eine Stoffmenge abgemessen, sondern eine Masse abgewogen. Dann brauchst du die molare Masse $M$. Sie sagt, wie viel Gramm ein Mol eines Stoffes wiegt.

Definition

Molare Masse

Die molare Masse $M$ gibt die Masse pro Stoffmenge an. Es gilt:

$$ n=\frac{m}{M} $$

mit Masse $m$ in Gramm und molarer Masse $M$ in $g/mol$.

Beispiel

Du loest $5.844\,g$ Natriumchlorid in Wasser und fuellst auf $0.500\,l$ auf. Fuer Natriumchlorid gilt $M(NaCl)=58.44\,g/mol$.

Stoffmenge berechnen: $n=\frac{m}{M}$
Einsetzen: $n=\frac{5.844\,g}{58.44\,g/mol}$
Ergebnis: $n=0.100\,mol$
Konzentration: $c=\frac{0.100\,mol}{0.500\,l}=0.200\,mol/l$

Die Natriumchloridloesung hat also $c(NaCl)=0.200\,mol/l$.

Merke

Wenn eine Masse gegeben ist, gehst du meist zuerst ueber $n=\frac{m}{M}$ und danach ueber $c=\frac{n}{V}$.

Eine Loesung herstellen

Manchmal ist die Zielkonzentration gegeben und du musst berechnen, wie viel Gramm du einwaegen musst. Dann kombinierst du $n=c \cdot V$ mit $m=n \cdot M$.

Beispiel

Du moechtest $250\,ml$ einer Natriumchloridloesung mit $c=0.500\,mol/l$ herstellen. Wie viel $NaCl$ brauchst du?

Volumen umrechnen: $250\,ml = 0.250\,l$
Stoffmenge: $n=c \cdot V = 0.500\,mol/l \cdot 0.250\,l = 0.125\,mol$
Masse: $m=n \cdot M = 0.125\,mol \cdot 58.44\,g/mol$
Ergebnis: $m=7.305\,g$

Du wiegst also etwa $7.31\,g$ Natriumchlorid ab und fuellst im Messkolben auf $250\,ml$ auf.

Gut zu wissen

Wichtig: Du gibst nicht einfach $250\,ml$ Wasser dazu. Du loest den Stoff und fuellst dann bis zur Markierung auf $250\,ml$ Loesungsvolumen auf.

Verduennen ohne Stoffverlust

Beim Verduennen gibst du Loesungsmittel dazu. Die Stoffmenge des geloesten Stoffes bleibt gleich, aber das Volumen wird groesser. Deshalb wird die Konzentration kleiner.

Definition

Verduennung

Bei einer Verduennung bleibt die Stoffmenge des geloesten Stoffes gleich. Darum gilt fuer Ausgangsloesung und Zielösung:

$$ c_1 \cdot V_1 = c_2 \cdot V_2 $$

Beispiel

Aus einer Stammlösung mit $c_1=2.00\,mol/l$ sollen $250\,ml$ einer Loesung mit $c_2=0.100\,mol/l$ hergestellt werden. Wie viel Stammlösung brauchst du?

Zielvolumen umrechnen: $V_2=0.250\,l$
Formel: $c_1 \cdot V_1 = c_2 \cdot V_2$
Umstellen: $V_1=\frac{c_2 \cdot V_2}{c_1}$
Einsetzen: $V_1=\frac{0.100\,mol/l \cdot 0.250\,l}{2.00\,mol/l}$
Ergebnis: $V_1=0.0125\,l=12.5\,ml$

Du nimmst $12.5\,ml$ Stammlösung und fuellst mit Wasser auf $250\,ml$ auf.

Merke

Beim Verduennen bleibt $n$ gleich. Nur $V$ wird groesser und $c$ wird kleiner.

Pruefungsmodus

Bei Konzentrationsaufgaben rettet dich eine feste Reihenfolge. Schreibe zuerst die gesuchten und gegebenen Groessen mit Einheiten auf. Rechne dann alle Volumina in Liter um und entscheide erst danach, welche Formel passt.

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Zusammenfassung

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