Stoffmengenkonzentration – Berechnungen, Beispiele und Erläuterungen

Hier lernst du, wie man die Konzentration berechnet, Natronlauge herstellt und Lösungen verdünnt/konzentriert. Dies und vieles mehr findest du im folgenden Text!

Inhaltsverzeichnis zum Thema Stoffmengenkonzentration

Stoffmengenkonzentration im Überblick
Stoffmengenkonzentration – Definition
Rechnen mit Konzentrationen
Herstellung von Natronlauge
Verdünnen und Konzentrieren von Lösungen
Konzentration aus pH-Wert berechnen
Häufig gestellte Fragen zum Thema Stoffmengenkonzentration

Das Quiz zum Thema: Stoffmengenkonzentration

Was gibt den Anteil eines gelösten Stoffs in einer definierten Lösungsmenge an?

Frage 1 von 5

Welche Einheit wird für die Stoffmengenkonzentration verwendet?

Frage 2 von 5

Wie berechnet man die Stoffmengenkonzentration?

Frage 3 von 5

Was gibt der negative Logarithmus der H+-Ionenkonzentration an?

Frage 4 von 5

Was ist der Stoffmengenkonzentration?

Frage 5 von 5

Stoffmengenkonzentration im Überblick

Die Stoffmengenkonzentration (oder kurz: Konzentration) gibt den Anteil einer Komponente an einer Mischung bzw. Lösung an.
Die Konzentration wird in Mol pro Liter ( $\dfrac{\text{mol}}{\text{l}}$ ) angegeben. Sie trägt deshalb auch die Bezeichnung Molarität.
Das Symbol für die Konzentration ist $c$ .

Quelle: sofatutor.com

Stoffmengenkonzentration – Definition

Die Konzentration gibt den Anteil eines gelösten Stoffs in einer definierten Lösungsmenge an. Die Abkürzung für die Stoffmengenkonzentration ist c. Die Stoffmengenkonzentration wird in der Einheit mol/l angegeben.
Der Zusammenhang zwischen Konzentration (c), Stoffmenge (n) und Volumen (V) wird in der Chemie durch folgende Formel für die Stoffmengenkonzentration beschrieben:
c = n/V

Die Stoffmenge wird in mol angegeben. Ein Mol entspricht einer Anzahl von $6,02214 \cdot 10^{23}$ Teilchen eines bestimmten Stoffs.

Rechnen mit Konzentrationen

Im Folgenden werden zwei Rechenbeispiele für Berechnungen mit der Stoffmengenkonzentration hergestellt.

Herstellung von Natronlauge

Es sollen $0,45$ Liter einer Lösung von Natronlauge ( $\text{NaOH}$ ) mit einer Konzentration von $c(\text{NaOH}) = 0,3~\dfrac{\text{mol}}{\text{l}}$ hergestellt werden. Wie viel Gramm Natriumhydroxid werden benötigt?

Bei der Berechnung geht man folgendermaßen vor:

$c(\text{NaOH})=\frac{n(\text{NaOH})}{0,45~\text{l}}=0,3~\frac{\text{mol}}{\text{l}}$

Durch Umstellen erhält man:

$n(\text{NaOH})=0,3~\frac{\text{mol}}{\text{l}} \cdot 0,45~\text{l}=0,135~\text{mol}$

Um diese Stoffmenge bzw. Stoffmengenkonzentration in den Massenanteil umzurechnen, wird die molare Masse benötigt. Die molare Masse oder Molmasse ist die Masse von einem Mol eines Elements oder Moleküls und wird mit M abgekürzt. Die Einheit der molaren Masse ist $\dfrac{\text{g}}{\text{mol}}$ . Die molare Masse von Natriumhydroxid ist $M(\text{NaOH}) =~40~\dfrac{\text{g}}{\text{mol}}$ . Zur Berechnung der Masse gilt folgender Zusammenhang:

$m=n \cdot M$

Daraus ergibt sich der Massenanteil von $\text{NaOH}$ :

$m(\text{NaOH}) = n(\text{NaOH}) \cdot M(\text{NaOH}) = 0,135 ~ \text{mol} \cdot 40~ \dfrac{\text{g}}{\text{mol}} = 5,40~\text{g}$

Zur Herstellung von $0,45$ Liter Natronlauge mit einer Konzentration von $0,3~\frac{\text{mol}}{\text{l}}$ werden also $5,4~\text{g}$ Natriumhydroxid benötigt.

Verdünnen und Konzentrieren von Lösungen

Die Stoffmengenkonzentration kann durch Zugabe von Lösungsmitteln, z. B. Wasser, verringert werden und durch das Verdampfen des Lösungsmittels erhöht werden. Das soll im nächsten Rechenbeispiel verdeutlicht werden:

Aus einer Salzsäurelösung mit der Konzentration $c_{1}(\text{HCl}) = 12~ \frac{\text{mol}}{\text{l}}$ sollen $0,5$ Liter Salzsäurelösung mit $c_{2}(\text{HCl}) = 3~\frac{\text{mol}}{\text{l}}$ hergestellt werden. Welches Volumen der $12$ -molaren HCL-Lösung wird dafür benötigt?

Für die Konzentration der zweiten Lösung gilt:
$c_{2}=\frac{n}{V_{2}}=\frac{c_{1} \cdot V_{1}}{V_{2}}$

In unserem Beispiel ist $V_{1}$ gesucht. Durch Umformen ergibt sich:

$V_{1}=\frac{c_{2} \cdot V_{2}}{c_{1}}=\frac{3~\frac{\text{mol}}{\text{l}}\cdot 0,5~\text{l}}{12~\frac{\text{mol}}{\text{l}}}=0,125~\text{l}$

Es werden also $125~\text{ml}$ der ersten Lösung benötigt, um die Salzsäure entsprechend zu verdünnen.

Konzentration aus pH-Wert berechnen

Ist der pH-Wert einer einprotonigen, starken Säure bekannt, lässt sich mithilfe des pH-Werts die Stoffmengenkonzentration berechnen.

Der pH-Wert ist der negative Logarithmus der H+-Ionenkonzentration
$pH = -\log{c(\text{H}^{+})}$ . Ist die Säure vollständig dissoziiert, entspricht die Konzentration an Oxoniumionen der Konzentration der Säure. Es gilt:

$c(\text{H}^{+})= 10^{-pH}$

Beispielsweise ist Salzsäure eine starke Säure, die in wässriger Lösung vollständig dissoziiert:

$\text{HCl} \rightarrow \text{H}^{+} + \text{Cl}^{-}$

Bei einem pH-Wert von eins beträgt also die Konzentration der Säure:

$c(\text{H}^{+})= 10^{-pH}=0,1~\frac{\text{mol}}{\text{l}}$

Häufig gestellte Fragen zum Thema Stoffmengenkonzentration

Wie berechnet man die Stoffmengenkonzentration?

Die Konzentration ist der Quotient aus Stoffmenge ( $n$ ) und Volumen in Litern.

Was versteht man unter der Stoffmengenkonzentration?

Die Stoffmengenkonzentration gibt den Anteil eines Stoffs an einer Mischung bzw. Lösung an.

Ist Stoffmenge und Konzentration das Gleiche?

Nein, die Konzentration ist die Stoffmenge pro Liter. Die Stoffmenge wird in $\text{mol}$ angegeben, die Konzentration in $\dfrac{\text{mol}}{\text{l}}$ .

Welche Einheit hat die Stoffmengenkonzentration?

Die Einheit der Stoffmengenkonzentration ist $\dfrac{\text{mol}}{\text{l}}$ .