Chemische Grundbegriffe: Mol, Dispersionen, Gasgesetze

Mol (mol)

Die SI-Einheit der Stoffmenge. Es ist die Stoffmenge eines Systems, das genau 6,02214076 × 10²³ elementare Entitäten (z. B. Atome, Moleküle, Ionen) enthält. Diese Zahl ist der festgelegte numerische Wert der Avogadro-Konstante N_A, ausgedrückt in der Einheit mol⁻¹, und wird Avogadro-Zahl genannt.

Avogadro-Konstante (N_A)

Gibt die Anzahl der Teilchen pro Mol an: N_A = 6,02214076 × 10²³ mol⁻¹.

Molmasse (M)

Die Masse von einem Mol einer Substanz (Atome, Moleküle). Der Zahlenwert der Molmasse in g/mol entspricht dem Zahlenwert der Atom- bzw. Molekülmasse in u (atomaren Masseneinheiten).

Molares Volumen (V_m)

Das Volumen, das ein Mol einer Substanz bei einer bestimmten Temperatur und einem bestimmten Druck einnimmt. Es muss für Feststoffe, Flüssigkeiten oder Gase angegeben werden. Nach dem Avogadroschen Gesetz nimmt ein Mol eines idealen Gases unter gleichen Bedingungen von Druck (p) und Temperatur (T) immer das gleiche Volumen ein, unabhängig von der Art des Gases. Unter Normalbedingungen (0 °C und 1 atm bzw. 1013,25 hPa) beträgt das molare Volumen eines idealen Gases etwa 22,414 L/mol.

Dispersionen

Systeme, die durch die Verteilung (Dispergierung) kleiner Teilchen einer oder mehrerer Substanzen (disperse Phase) in einer anderen Substanz (Dispersionsmittel) gebildet werden. Einteilung nach Teilchengröße der dispersen Phase:

• Suspensionen

  Teilchendurchmesser ca. 10⁻⁴ – 10⁻⁷ m. Sie sind trüb, sedimentieren (Teilchen setzen sich ab), kristallisieren nicht und sind durch einfache Filtration trennbar.

• Kolloide

  Teilchendurchmesser ca. 10⁻⁷ – 10⁻⁹ m. Erscheinen oft klar oder opaleszent (Tyndall-Effekt), sedimentieren nicht, kristallisieren nicht und sind durch Membranfiltration (Ultrafiltration) trennbar.

• Echte Lösungen

  Teilchendurchmesser ca. 10⁻⁹ – 10⁻¹¹ m (Moleküle, Ionen). Sie sind klar und durchsichtig, kristallisierbar, sedimentieren nicht und sind durch Filtration nicht trennbar.

Löslichkeit

Die Konzentration eines gelösten Stoffes in einer gesättigten Lösung bei einer bestimmten Temperatur; d.h. die maximal mögliche Konzentration. Die Löslichkeit hängt von der chemischen Natur des gelösten Stoffes und des Lösungsmittels, der Temperatur, dem Druck (insbesondere bei Gasen) und der Anwesenheit anderer gelöster Stoffe ab.

Gasgesetze (für ideale Gase)

Allgemeine Gasgleichung

Verknüpft Druck, Volumen und Temperatur zweier Zustände einer abgeschlossenen Gasmenge (n=konstant): p₁V₁/T₁ = p₂V₂/T₂

Ideale Gasgleichung (Zustandsgleichung)

Beschreibt den Zustand eines idealen Gases: pV = nRT (p: Druck, V: Volumen, n: Stoffmenge, R: allgemeine Gaskonstante, T: absolute Temperatur)

Kinetische Gastheorie (Grundannahmen)

Gasmoleküle haben (nahezu) kein Eigenvolumen, bewegen sich ständig, zufällig und geradlinig mit Geschwindigkeiten, deren Mittelwert von der Temperatur abhängt. Sie üben keine Anziehungskräfte aufeinander aus und stoßen elastisch miteinander und mit den Gefäßwänden, wodurch der Druck entsteht.

Gesetz von Boyle-Mariotte

Bei konstanter Temperatur (T) und Stoffmenge (n) ist das Volumen (V) eines Gases umgekehrt proportional zum Druck (p): p ⋅ V = konstant oder p₁V₁ = p₂V₂.

Gesetze von Gay-Lussac / Charles

• 1. Gesetz von Gay-Lussac

  Bei konstantem Druck (p) und Stoffmenge (n) ist das Volumen (V) eines Gases direkt proportional zur absoluten Temperatur (T): V/T = konstant.

• 2. Gesetz von Gay-Lussac (Gesetz von Charles / Amontons)

  Bei konstantem Volumen (V) und Stoffmenge (n) ist der Druck (p) eines Gases direkt proportional zur absoluten Temperatur (T): p/T = konstant.

Daltonsches Gesetz (Partialdrücke)

Der Gesamtdruck (p_ges) eines Gasgemisches ist gleich der Summe der Partialdrücke (p_i) der einzelnen Gaskomponenten: p_ges = Σ p_i. Der Partialdruck ist der Druck, den eine Komponente ausüben würde, wenn sie das gesamte Volumen alleine einnähme.

Amagatsches Gesetz (Partialvolumina)

Das Gesamtvolumen (V_ges) eines Gasgemisches ist gleich der Summe der Partialvolumina (V_i) der einzelnen Gaskomponenten (bei gleichem Druck und gleicher Temperatur): V_ges = Σ V_i. Das Partialvolumen ist das Volumen, das eine Komponente bei gegebenem Gesamtdruck und Temperatur einnehmen würde.