{{navi|Stöchiometrie|Stoffmengequantitative Analyse}}== "Alles eine Frage der Dosis!" == Im Alltag stellt sich häufig die Frage nach Grenzwerten: Was gilt als harmlos, ''WIE VIEL'' ist bedenklich? ''"Die Dosis macht das [[Gift]]"'' ist eine Kernaussage der Chemie. Untersucht man z. B. im Rahmen einer [[quantitative Analyse|quantitativen Analyse]] eine Probe hinsichtlich seiner Zusammensetzung, müssen die Inhaltsstoffe nach ihrem relativen Anteil bestimmt werden, also der '''Konzentration '''. Die Konzentrationsangabe von Lösungen kann hierbei in unterschiedlicher Weise angegeben werden.erfolgen: 

=== Stoffmengenkonzentration ===Die '''Stoffmengenkonzentration''' (veraltet: Molarität) ''c''(X) einer Lösung ist das Verhältnis aus der gelösten [[Stoffmenge]] ''n''(X) pro Volumen ''V'' der Lösung (nicht zu verwechseln mit dem Lösungsmittel), kurz::'''''c'' = ''n'' / ''V'''''==

SI-Einheit für die Die '''Stoffmengenkonzentration ''' (veraltet: Molarität) ''c''(X) einer Lösung ist Mol das Verhältnis aus der gelösten [[Stoffmenge]] ''n''(X) pro Kubikmeter Gesamtvolumen ''V'' der Lösung (molnicht zu verwechseln mit dem anteiligen Volumen des Lösungsmittels).{| | {{*}}mBruch|ist==|ZL=|BL=''[[Stoffmengenkonzentration|c]]''(X)|NL=|ZR=''[[Stoffmenge|n]]''|BR=<supb>-3&#x2500;&#x2500;</supb>|NR=''V''}}| &nbsp;(1a), gerechnet wird aber i. d. R. mit |}Einheit der abgeleiteten Einheit Stoffmengenkonzentration ist mol{{*}}/L^-1.

BeispielBeispiele: # Die Konzentration von rauchender [[Salzsäure]] beträgt ca. 10 mol{{*}}L^-1, kurz: ''[[Stoffmengenkonzentration|c]]''([[HCl]]) = 10 mol{{*}}L^-1oder 10-molare Salzsäure. Es sind also daher in genau einem Liter der Salzsäure 10 mol HCl enthalten, [[molare Masse|also 364,5 g]].# Die Konzentration von [[Natronlauge]] zur Herstellung von Laugengebäck ("Brezellauge") darf max. 1 mol{{*}}L^-1, kurz: ''[[Stoffmengenkonzentration|c]]''([[NaOH]]) = 1 mol{{*}}L^-1. Es sind daher in genau einem Liter der Lauge 1 mol NaOH enthalten, [[molare Masse|also 40 g]].

Statt Angabe der Konzentration eines Stoffes X als ''[[Stoffmengenkonzentration|c]]''(X) wird findet sich häufig die Schreibweise [X] verwendet.:{| | {{Bruch|ist==|ZL=|BL=''[X]''|NL=|ZR=''[[Stoffmenge|n]]''|BR=<b>&#x2500;&#x2500;</b>|NR=''V''}}| &nbsp;(1b)|}

Neben === Massenkonzentration &#x1d737; ===Die Massenkonzentration &#x1d737; steht für das Verhältnis der Masse ''m'' eines Stoffes zum Gesamtvolumen ''V'' der Lösung, in dem Stoff gelöst ist (nicht zu verwechseln mit dem anteiligen Volumen des Lösungsmittels vor dem Auflösen), kurz:{| | {{Bruch|ist==|ZL=|BL=&#x1d737;|NL=|ZR=''m''|BR=<b>&#x2500;&#x2500;</b>|NR=''V''}}| &nbsp;(2)|}Die Angabe der Massenkonzentration z. B. bei Mineralwasser erfolgt in mg/L oder bei Spurengasen in μg/m³. Die Massenkonzentration kann auch aus der Stoffmengenkonzentration berechnet werden, siehe [[Konzentration#Massenkonzentration_-_Stoffmengenkonzentration|(5)]]. === Massenanteil w, Massen- und Gewichtsprozent ===Der Massenanteil ''w''(X) steht für das Verhältnis der anteiligen Masse ''m'c'(X) des Stoffes X zur Gesamtmasse ''m''_ges des Stoffgemisches bzw. Lösung (3). Geht man von den Ausgangsmassen der verschiedenen Komponenten aus, ersetzt man ''m''_ges gemäß (3a), kurz:{| | {{Bruch|ist==|ZL=|BL=''w''(X)|NL=|ZR=''m''(X) |BR=<b>&#x2500;&#x2500;&#x2500;&#x2500;</b>|NR=''m''_ges}}| &nbsp;(3) &nbsp;bzw.&nbsp;|| {{Bruch|ist auch ==|ZL=|BL=''w''(X)|NL=|ZR=''m''(X)|BR=<b>&#x2500;&#x2500;&#x2500;&#x2500;&#x2500;&#x2500;&#x2500;&#x2500;</b>|NR=''m''(X) + ''m''(Y)}}| &nbsp;(3a)|}Durch Kürzen der Masseneinheit Gramm ergibt sich der Massenanteil ''w'' als Zahl zwischen 0 und 1. In der Praxis wird dennoch häufig die ungekürzte Einheit g/g angegeben. Durch Multiplizieren des Massenanteils mit 100 % erhält man die in der Praxis gebräuchliche Angabe als Massen'''Gewichtsprozent''' (Abk.: Gew.- %) bzw. '''Massenprozent'''. Die Angabe ''w''(X) = 1 % bedeutet, dass 1 g des Stoffes mit dem [[Lösemittel]] auf insgesamt 100 g aufgefüllt werden. '''Beispiele:'''* [[Salzsäure]]* Die Konzentration ''[[Gewichtsprozent|w]]'' von [[Natronlauge]] zur Herstellung von Laugengebäck ("Brezellauge") darf max. 4% betragen. Um 1 kg der Lauge herzustellen, müssen 40 g festes [[Natriumhydroxid]] ''rechnerisch'' mit Wasser auf 1 kg aufgefüllt werden. In der ''Praxis'' dürfen die NaOH-Plätzchen nur ins Wasser gegeben werden, nicht umgekehrt, siehe [[Natronlauge]].* Es wird [[Natronlauge]] ''[[Gewichtsprozent|w]]'' = 30% benötigt. Um 100 g der Lauge herzustellen, müssen 30 g festes [[Natriumhydroxid]] in 70 g Wasser gelöst werden. === Volumen-Konzentration σ ===Das Stoffvolumen ''V''(X) wird zum Gesamtvolumen ''V''_ges ''nach Zugabe des [[Lösemittel]]s'' ins Verhältnis gesetzt. Die Angabe der Volumen-K. ''σ''(X) = 1 Vol.-% bedeutet, dass 1 mL des Stoffes mit dem Lösemittel auf insgesamt 100 mL aufgefüllt werden, Beispiel s. [[Ethanol]].{| | {{Bruch|ist==|ZL=|BL=''σ''(X)|NL=|ZR=''V''(X){{*}}100%|BR=<b>&#x2500;&#x2500;&#x2500;&#x2500;&#x2500;&#x2500;&#x2500;&#x2500;</b>|NR=''V''_ges}}| &nbsp;(4a)|} Bei sehr geringen Konzentrationen sind neben den oben erwähnten K.- Angaben noch weitere in Gebrauch, z.&nbsp;B. Promille ⁰/₀₀ (¹/_1.000), [[ppm]] (¹/_1.000.000) o. [[ppb]] (¹/_{1.000.000.000}). Bezieht man bei der Berechnung der Konzentration (4b) das Stoffvolumen ''V''(X) auf das Gesamtvolumen ''V''_ges aller Komponenten ''vor dem Mischen'', erhält man wegen des Volumenschwundes beim Mischen einen von der Volumen-Konzentration abweichenden Wert, den '''Volumenanteil'''. '''Beispiel:''' Jeweils 50 mL Ethanol und Wasser werden sortenrein abgemessen. Das Gesamtvolumen ''V''_ges aller Komponenten ''vor dem Mischen'' beträgt 100 mL. Mit (4b) ergibt sich ein ''Volumenanteil von 50%''. Beim Durchmischen zeigt sich ein Volumenschwund von ca. 5 mL, damit beträgt das Gesamtvolumen ''V''_ges ''nach Zugabe des [[Lösemittel]]s'' aber nur noch 95 mL. Mit (4a) ergibt sich eine ''Volumen-Konzentration möglichvon 52,6%'' (100%{{*}}50/95). === ppm ===1 [[ppm]] ≈ 1 mg/L === Umrechnungen === ==== Massenkonzentration - Stoffmengenkonzentration ====Die Angabe der Konzentration z. B. bei [[Trinkwasser]] erfolgt als Massenkonzentration &#x1d737;(X) in mg/L. Über die [[molare Masse]] ''M'' des gelösten Stoffes können [[Stoffmengenkonzentration]] ''c'' und Massenkonzentration &#x1d737; umgerechnet werden: {| | {{Bruch|ist==|ZL=|BL=''[[Stoffmengenkonzentration|c]]''|NL=|ZR=[[Massenkonzentration|&#x1d737;]]|BR=<b>&#x2500;&#x2500;</b>|NR=''[[molare Masse|M]]''}}| &nbsp;(5a) bzw.&nbsp;| {{Bruch|ist==|ZL=|BL=[[Massenkonzentration|&#x1d737;]]|NL=|ZR=|BR=''[[Stoffmengenkonzentration|c]]''{{*}}''[[molare Masse|M]]''|NR=}}| &nbsp;(5b)|}

=== Massen-Konzentration ===* Massen-K.: Die Angabe ''β''(X) erfolgt z. B. bei Mineralwasser in mg/L oder bei Spurengasen in μg/m³.<br>UmrechnungBeispiele: ''β''(X) = ''c''(X){{*}}''M''(X).

1) Gemäß [[Trinkwasser]]verordnung beträgt der Grenzwert der Konzentration von [[Chlorid]] 250 mg/L. Welcher Stoffmengenkonzentration entspricht dies?: ''[[Stoffmengenkonzentration|c]]''(Cl^-) === Massen[[Massenkonzentration|&#x1d737;]](Cl^{-Anteil ===* Massenanteil})/''w[[molare Masse|M]]''(XCl^-): Die Angabe ''w[[Stoffmengenkonzentration|c]]''(XCl^-) = 1 % bedeutet0,25 g/L / 35, dass 1 453&nbsp;g des Stoffes mit dem /mol: ''[[LösemittelStoffmengenkonzentration|c]] auf insgesamt 100 g aufgefüllt werden''(Cl^-) = 7, Beispiel s. 05 [[Salzsäuremilli|m]]mol/LDie max. Stoffmengenkonzentration von Chlorid gemäß Trinkwasserverordnung beträgt 7,05 Millimol pro Liter.

2) Die Stoffmengenkonzentration von [[Natronlauge]] aus dem dort genannten Beispiel beträgt 1 mol/L. Welcher Massenkonzentration entspricht dies?: &#x1d737;(NaOH) === Volumen-Konzentration ===''c''(NaOH){{* Volumen-K.: Die Angabe }}''σM''(XNaOH): &#x1d737;(NaOH) = 1 mol/L{{*}}40 g/mol: &#x1d737;(NaOH) = 40 g/LDie Massenkonzentration einer 1 Vol.-% bedeutet, dass 1 mL des Stoffes mit dem [[Lösemittel]] auf insgesamt 100 mL aufgefüllt werden, Beispiel s. [[Ethanol]]molaren Natronlauge beträgt 40 g/L.

Bei sehr geringen Konzentrationen sind neben den oben erwähnten K.==== Massenanteil - Angaben noch weitere in Gebrauch, z. B. [[ppm]] o. [[ppb]].Stoffmengenkonzentration ===={{Ue-ec|109|Beispiel|Impulse Umrechnung: Essigsäuregehalt}}

In Abhängigkeit vom zu untersuchenden Stoff sind u.&nbsp;a. die folgenden Messmethoden üblich:* Bestimmung von '''Salzgehalt einer Lösung''' (Salinität) durch Messen der phyikalischer Eigenschaften wie [[Dichte]] (mittels [[Aräometer]]), der [[Brechzahl]] ([[Refraktometer]]) oder der elektrischen [[Leitfähigkeit]]. Beispiel: Bestimmung der [[Salinität]] (Salzgehalt einer Lösung)* [[Fotometrie]], Bestimmung über die Farbintensität einer Lösung durch Messen der [[Extinktion]]* [[Gravimetrie]], hierbei wird der Anteil eines Stoffes in einer Probe nach [[Fällung|Fällen]] durch Wiegen ermittelt. Beispiel: Bestimmung des Kalkanteils in Katzenstreu* [[Titration]] zur Bestimmung der Konzentation der Wasserstoffionen in einer [[Säure]] (erhöhter Zeitaufwand aber vergleichsweise genau) oder durch Messen des [[pH-Wert]]es (schnell aber ungenau) oder  == Übungen ===== Salzwasser ===Bei 20 °C lassen sich in 1 Liter Wasser (vereinfacht: ''m'' = 1 kg) max. 359 g NaCl lösen. Ein Liter dieser konzentrierten Salzlösung wiegt 1.201 g, d.&nbsp;h. die Dichte beträgt 1,201 g/mL. '''Berechne:''' a) Gesamtmasse der Mischung, b) Gesamtvolumen nach vollständiger Auflösung, c) max. Massenanteil ''w'' in %, d)&nbsp;Massenkonzentration, e)&nbsp;Stoffmengenkonzentration, f)&nbsp;Warum ist eine Berechnung der Volumen-Konzentration in diesem Fall nicht sinnvoll?: _____________________:&nbsp;&nbsp;''[[TitrationSalz#Natriumchlorid|Lösungshinweis]] (erhöhter Zeitaufwand aber vergleichsweise genau)''

 [[Kategorie:Chemie]][[Kategorie:Stoffeigenschaft]][[Kategorie:Physikalische Größe]]