Stöchiometrie - Zum Verlauf chemischer Reaktionen Flashcards
Stoffportion ein
Grössen, welche die Quanität einer Stoffportion angeben, sind: die Masse m, das Volumen V, die Teilchenzahl N und die Stoffmenge n
Stoffmenge n
Eine Stoffportion hat die Stoffmenge 1 Mol, wenn sie die gleiche Anzahl Teilchen enthält wie 12g Kohlenstoff C-12.
Eine Stoffportion mit der Stoffmenge 1 mol enthält 6.02 x 10(23) Teilchen, ihre Masse in g hat den gleichen Zahlenwert wie die Teilchenmasse in u.
n = m : M
Zur Berechnung der Stoffmenge n (in mol) wird die Masse der Stoffportion durch die molare Masse des Stoffs dividiert.
Molare Masse M
Jeder Stoff hat eine bestimmte molare Masse M. Sie ist eine von der Grösse der Stoffportion unabhängige Stoffeigenschaft und hat, abgegeben in g/mol, den gleichen Zahlenwert wie die Teilchenmasse in u.
M = m : n
Die molare Masse ist der Quotient aus Masse und Stoffmenge einer Stoffportion. Ihre Einheit ist Gramm durch Mol (g/mol).
Molares Volumen
1 mol Gas enthält 6.02 x 10(23) Teilchen und hat (bei NB) ein Volumen von 22.4L. Das molare Volumen eines Gases ist 22.4 L/mol.
Zusammensetzung von Lösungen
Die Zusammensetzung einer Lösung lässt sich durch unterschiedliche Angaben beschreiben. Konzentrationsangaben beziehen sich auf das Volumen der Lösung.
c(X) = n(X) : V(Lös)
Die Stoffmengenkonzentration c (kurz Konzentration) ist die Stoffmenge (n) des gelösten Stoffs pro Volumen Lösung. Die übliche Einheit ist mol/L.
Formel -> %Anteile
Ist die Formel einer Verbindung bekannt, lassen sich die Massenanteil der gebundenen Elemente (in %) berechnen:
Massenanteil eines Elements (in %) = Index x Atommasse x 100% : Formelmasse
%Anteil -> Formel
Um die Formel einer unbekannten Verbindung zu bestimmen, werden die Art und die Massenanteile der gebundenen Elemente ermitteln. Dann wird das Zahlenverhältnis der gebundenen Atome bzw. Ionen berechnet, indem man die Zahlenwerte der Massenanteile der einzelnen Elemente durch die Zahlenwerte ihrer Atommasse dividiert.
Reaktionsgleichung
Die Reaktionsgleichung beschreibt eine chemische Reaktion qualitativ und quantitativ. Links vom Reaktionspfeil stehen, durch + verbunden, die Formeln der Edukte, rechts die der Produkte:
Edukte ——-> Produkte
Reaktionspfeil
Der Reaktionspfeil ——-> steht für die Umwandlung der Stoffs und wird gelesen als „reagieren zu“. Über dem Pfeil können Angaben zu Reaktionsbedingungen stehen.
Koeffizienten
Die Koeffizienten vor den Formeln nennen das Verhältnis der Stoffmengen bzw. der Teilchenzahlen; der Koeffizient 1 wird nicht geschrieben.
4 Na + O(2) ———> 2 Na(2)O
Indices
Die tiefgestellten Indices gehören zur Formel und beschreiben die Zusammensetzung des betreffenden Stoffs.
Mengen und Massen bei Reaktionen
Aus dem Stoffmengenverhältnis, das in der Reaktionsgelichung durch die Koeffizienten angegeben ist, lässt sich mithilfe der molare Massen das Massenverhältnis der beteiligten Stoffportionen berechnen. Ist die Stoffmenge oder die Masse eines Reaktionsteilnehmers gegeben, lassen sich die anderen berechnen.
Volumenverhältnisse bei Gasreaktionen
Bei einer chemischen Reaktion von Gasen ist das Verhältnis der Volumina gleich dem Verhältnis der Teilchenzahl und der Stoffmengen.
Energieumsatz
Die bei einer chemischen Reaktion (unter konstantem Druck) umgesetzte Reaktionswärme heisst Reaktionsenthalpie (3eck H). Sie entspricht der Differenz zwischen der Enthalpie (H) der Produkte und derjenigen der Edukte:
(3eck)H = H(Produkte) - H(Produkte)
Der Wert der Reaktionsenthalpie ist bei exothermen Vorgängen negativ (System verliert Energie), bei endothermen positiv (System gewinnt Energie). Sie wird in kJ angegeben und bezieht sich auf die in der Reaktionsgleichung genannten Mengen (Formelumsatz).
Entropie
Die Entropie nimmt mit der Unordnung im System zu. Deutlich wird dies z. B. beim Lösen, bei der Diffusion, beim Verdampfen, bei der Zunahme der Teilchenzahl u. Ä.
Spontane Reaktion
Spontane Reaktionen verlaufen nach Aktivierung freiwillig. Dies trifft zu, wenn die Energie des Systems abnimmt und die Entropie zunimmt. Trifft nur eines der beiden Kriterien zu, ist das Ausmass der Änderung entscheidend. Endotherme Reaktionen können spontan sein, wenn die Entropiezunahme überwiegt. Vorgänge, bei denen die Entropie abnimmt, können spontan sein, wenn die Energieabnahme überwiegt.
Bedeutung der Geschwindigkeit chemischer Reaktionen
Die Reaktionsgeschwindigkeit bestimmt die Dauer und beeinflusst die Heftigkeit einer chemischen Reaktion. So steigt die Temperatur bei einer exothermen Reaktion umso höher, je schneller sie verläuft.
Die Geschwindigkeit der chemischen Vorgänge in der Natur bestimmt die Aktivität der Lebewesen und die Stoffkreisläufe. In der Technik ist die Reaktionsgeschwindigkeit für die Herstellung von Stoffen und führ ihre Verwendung als Werkstoffe wichtig.
Messung der Geschwindigkeit chemischer Reaktionen
Der zeitliche Verlauf einer Reaktion wird durch Messen der Masse, des Volumens oder der Konzentration eines Reaktionsteilnehmers verfolgt. Die Reaktionsgeschwindigkeit ändert sich im Verlauf der Reaktion
Definition der Geschwindigkeit chemischer Reaktionen
Die mittlere Reaktionsgeschwindigkeit in einem bestimmten Zeitraum ist der Quotient aus der Änderung der Stoffmenge eines Stoffs und der Dauer des Intervalls.
Einflüsse der Geschwindigkeit chemischer Reaktionen
Die Geschwindigkeit einer Reaktion wird beeinflusst durch:
- Eigenschaften, Konzentration und Oberflächenbeschaffenheit der Edukte
- Temperatur
- Katalysatoren
Stosstheorie
Die Abhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit von Faktoren wie Temperatur und Konzentration lässt sich mit der Stosstheorie erklären. Diese basiert auf folgenden Annahmen:
- die Teilchen der Stoffe werden als Kugeln betrachtet, die sich mit steigender Temperatur immer schneller bewegen
- die Teilchen eines Stoffs bewegen sich nicht alle gleich schnell
- Voraussetzung für eine Reaktion ist ein Zusammenstoss der reagierenden Teilchen
- nicht jeder Teilchen-Zusammenstoss führt zu einer Reaktion. Ein Zusammenstoss ist nur erfolgreich, wenn er heftig genug erfolgt. Meist ist auch die Ausrichtung der Teilchen beim Zusammenstoss wichtig.
- die Reaktionsgeschwindigkeit steigt mit der Zahl der erfolgreichen Zusammenstösse
