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15 alltägliche Chemie-Berechnungen: Mol, Lösungen, Verdünnungen, pH, Puffer, Titrationen, Härte und Gase. Mit Formel und Übungsaufgaben.
Stoffmenge und Lösungen
Masse und Stoffmenge (Mol)
M = Summe der Atommassen der Formel. Z. B. NaCl 58,44; NaOH 40,00; CaCO₃ 100,09; H₂SO₄ 98,08 g/mol.
Molarität und Normalität
z = je Molekül ausgetauschte H⁺ bzw. OH⁻: HCl, NaOH = 1; H₂SO₄, Ca(OH)₂ = 2; H₃PO₄ = bis 3. V = Endvolumen im Messkolben.
Lösung ansetzen: Einwaage
Bei Hydraten die molare Masse des Hydrats nehmen (z. B. CuSO₄·5H₂O = 249,69 g/mol). Lösen, dann bis zur Marke auffüllen.
Verdünnung (C₁V₁ = C₂V₂)
Gleiche Einheiten für C₁ und C₂ (mol/L, mg/L, %…). Die Wassermenge ist nur ungefähr: besser im Messkolben bis zur Marke auffüllen.
Massenprozent und Dichte → mol/L
Z. B. HCl 37 % ≈ 12 mol/L; H₂SO₄ 96 % ≈ 18 mol/L; NaOH 50 % ≈ 19 mol/L. Dichte aus dem Datenblatt bei der tatsächlichen Temperatur nehmen.
mol/L und Dichte → Massenprozent
Umkehrung der vorigen Berechnung. Bei verdünnten Lösungen (ρ ≈ 1) gilt % ≈ g/L ÷ 10.
mg/L, ppm, mmol/L und mval/L
In verdünntem Wasser (ρ ≈ 1 kg/L) gilt mg/L = ppm. Z. B. Ca²⁺ 40,08 g/mol, z = 2; Mg²⁺ 24,31, z = 2; Na⁺ 22,99, z = 1; Cl⁻ 35,45, z = 1.
Mittlere molare Masse eines Gemisches
Vorgabe: trockene Luft (N₂, O₂, Ar) → 28,96 g/mol. Für fehlende Komponenten 0 eingeben. Anteile werden normiert, wenn die Summe nicht 100 ist.
pH, Säuren, Basen und Titrationen
pH einer starken Säure oder Base
Vollständige Dissoziation, Aktivitäten vernachlässigt, 25 °C (Kw = 10⁻¹⁴). Gültig von 10⁻⁶ bis etwa 0,1 mol/L. H₂SO₄ mit z = 2 ist eine Näherung.
Puffer-pH (Henderson-Hasselbalch)
pKa bei 25 °C, Aktivitäten vernachlässigt. Ein Puffer wirkt bei pKa ± 1; jenseits eines Verhältnisses 10:1 puffert er kaum noch.
Titration: unbekannte Konzentration
r folgt aus der ausgeglichenen Gleichung: HCl + NaOH → r = 1; H₂SO₄ mit NaOH titriert → r = 0,5; Na₂CO₃ mit HCl bis pH 4,5 → r = 0,5.
Wasserhärte als CaCO₃
Weich: unter 60; mittel: 60 bis 120; hart: 120 bis 180; sehr hart: über 180 mg/L CaCO₃. 1 °dH = 17,8 mg/L CaCO₃; 1 °f = 10 mg/L.
Gase und Reaktionen
Ideales Gas: PV = nRT
kPa × L = J, daher R = 8,314. Bei 0 °C und 101,325 kPa nimmt 1 mol 22,41 L ein; bei 25 °C 24,47 L. Absolutdruck, nicht Überdruck.
Allgemeine Gasgleichung
Gleiche Gasmenge, Absolutdrücke. Temperaturen werden in Kelvin umgerechnet (T + 273,15).
Ausbeute einer Reaktion
Vom limitierenden Edukt ausgehen (das am wenigsten Produkt liefert). Vorgabe: Ethanol → Ethylacetat (ν = 1). Über 100 %: Produkt feucht oder unrein.
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