Название | Verfahrenstechnik für Dummies |
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Автор произведения | Burkhard Lohrengel |
Жанр | Техническая литература |
Серия | |
Издательство | Техническая литература |
Год выпуска | 0 |
isbn | 9783527827008 |
mit
n: Stoffmenge in mol,
allgemeine oder universelle Gaskonstante in J · mol–1 · K–1.
Die allgemeine Gaskonstante hat den Wert
(2.7)
Bei den gegebenen Bedingungen kann das ideale Gasgesetz verwendet werden. Formel 2.6 wird nach dem Volumen V aufgelöst:
Die Luft nimmt bei diesen Bedingungen ein Volumen von 0,12 m3 oder 120 l ein.
Abbildung 2.8 Beispiel für das ideale Gasgesetz
Was ist jetzt eigentlich ein Mol?
Lassen Sie uns kurz über das Mol diskutieren, das Nichtchemikern immer irgendwie suspekt erscheint. Eine Masse lässt sich wiegen, da haben Sie etwas in der Hand. Sie kennen vielleicht noch die Standardfrage aus Kindestagen: »Was ist schwerer, 1 kg Blei oder 1 kg Federn?« Die Antwort war häufig: 1 kg Blei natürlich. Heute wissen Sie, dass diese Antwort nicht wirklich richtig ist. Dennoch, die Masse ist uns geläufig, wir wiegen uns (manchmal lassen wir das auch lieber), wir kaufen Waren in Masseeinheiten und schauen hier auf den spezifischen Preis, der in €/kg angegeben ist, um Warenpreise miteinander vergleichen zu können. Nirgendwo finden Sie €/mol!
Schauen Sie sich zuerst die Definition des Mols an.
1 mol ist die Stoffmenge eines Systems, das aus ebenso vielen Einzelteilchen besteht, wie Atome in 0,012 kg des Kohlenstoffisotops 12C enthalten sind.
Auch wenn Ihnen diese Definition immer noch nicht so ganz behagt, hat sie doch eine ganz wichtige Bedeutung: 1 mol eines Stoffs enthält immer die gleiche Anzahl von Einzelteilchen. Diese Einzelteilchen können zum Beispiel Atome oder Moleküle sein.
Die Teilchenzahl in der Stoffmenge 1 mol ist die Avogadro-Konstante N A. Diese besagt, dass ein Mol immer aus N A = 6,022 · 1023 Teilchen besteht.
Avogadro bezieht die Teilchenzahl also nicht auf das Volumen, sondern auf ein Mol. Das ist rechentechnisch bei großen Teilchenzahlen auch irgendwie einfacher. Oder wollen Sie mit der kaum nachvollziehbar großen Summe von 6,022 · 1023 Teilchen rechnen? Da ist es doch besser, Sie haben ein Mol.
Stellen Sie sich vor, Sie wollen Reis und Weizen kaufen. Sie kaufen jeweils 1 kg. Es würde Ihnen nicht einfallen, in den Laden zu gehen und von der Verkäuferin 33.333 Reiskörner zu verlangen. So viele Reiskörner sind nämlich bei einem Gewicht von circa 0,03 g pro Korn in einem Kilo enthalten. Der Einfachheit halber verlangen Sie sicherlich größere Gebinde. Wenn Sie Weizen kaufen, müssten Sie 20.000 Weizenkörner verlangen, da 1 Weizenkorn mit 0,05 g etwas schwerer ist als ein Reiskorn. Auch hier verlangen Sie ein Kilo. Sie verlangen ja auch keine 1000 Tropfen Bier! Der Wirt erschlägt Sie. Wir sind noch nicht beim Mol, ich weiß, aber Sie sehen, es ist sinnvoll, in größeren Einheiten zu rechnen. Beim Kilogramm haben Sie das Problem, dass die Anzahl der Reiskörner und die Anzahl der Weizenkörner in so einem Kilogramm unterschiedlich ist. Das stört Sie nicht, aber den Chemiker. Daher will er kein Kilogramm mit einer unbestimmten Teilchenzahl, sondern ein Mol mit immer exakt der gleichen Teilchenzahl. Jetzt aber wieder zum Mol. Ich will Ihnen zeigen, welche Vorteile diese Einheit gegenüber dem Kilogramm hat, speziell natürlich, wenn es um chemische Reaktionen geht. In Abbildung 2.9 sind die drei Gase Wasserstoff (H2), Stickstoff (N2) und Methan (CH4) gezeigt. Alle drei Gase nehmen mit
Abbildung 2.9 Gesetz von Avogadro
Wenn Ihnen dieses Beispiel immer noch nicht so recht weiterhelfen sollte, hilft Ihnen vielleicht das folgende praktische Beispiel: Jedes Element hat ein Atomgewicht, das Sie im Periodensystem der Elemente ablesen können. Aluminium (Al) zum Beispiel hat ein Atomgewicht von 26,98 kg/kmol, siehe Abbildung 2.10. Achtung: die Einheit ist im Periodensystem der Elemente nicht angegeben. Wenn Sie Altaluminium sammeln, das Aluminium wiegen und feststellen, dass Sie genau 26,98 kg gesammelt haben, so wird der Chemiker Ihnen mitteilen, dass sie genau 1 kmol