Aufgabe 19
Ein unbekannter Stoff ist aus C-, H- und O-Atomen aufgebaut.
Der Stoff besteht aus 74,3% Kohlenstoff und 10,5% Wasserstoff.
Die Molekülmasse wurde zu 420 u bestimmt.
Erstelle die Verhältnisformel und die Molekülformel des
unbekannten Stoffes!
(ma(C) = 12,0 u; ma(H) = 1,0 u;
ma(O) = 16,0 u).
Lösung:
Wenn man annimmt, dass die Formel des unbekannten Stoffes aus a Kohlenstoffatomen, b Wasserstoffatomen und c Sauerstoffatomen aufgebaut ist, dann lautet die Masse des unbekannten Stoffes:
ma(CaHbOc) = a * ma(C) + b * ma(H) + c * ma(O)
Durch Einsetzen der Zahlenwerte erhält man:
420 u = a * 12,0 u + b * 1,0 u + c * 16,0 u
Da der unbekannte Stoff a Atome Kohlenstoff enthält,
beträgt der Massenanteil an Kohlenstoff:
a * ma(C) = a * 12,0 u
Der Prozentsatz von Kohlenstoff ist gleich dem Massenanteil an Kohlenstoff, multipliziert mit 100 und geteilt durch die Molekülmasse:
a * ma(C)
% C = ------------ * 100
ma(CaHbOc)
Durch Einsetzen der bekannten Zahlenwerte erhält man:
a * 12,0
74,3 = ---------- * 100
420
Durch Umsetzen erhält man:
74,3 * 420
a = ------------
12,0 * 100
Durch Ausrechnen erhält man:
a = 26
Da der unbekannte Stoff b Atome Wasserstoff enthält,
beträgt der Massenanteil an Wasserstoff:
b * ma(H) = b * 1,0 u
Der Prozentsatz von Wasserstoff ist gleich dem Massenanteil an Wasserstoff, multipliziert mit 100 und geteilt durch die Molekülmasse:
b * ma(H)
% H = ------------ * 100
ma(CaHbOc)
Durch Einsetzen der bekannten Zahlenwerte erhält man:
b * 1,0
10,5 = --------- * 100
62
Durch Umsetzen erhält man:
10,5 * 420
b = -----------
1,0 * 100
Durch Ausrechnen erhält man:
b = 44
Da der unbekannte Stoff c Atome Sauerstoff enthält, beträgt der Massenanteil an Sauerstoff:
c * ma(O) = c * 16,0 u
Der Prozentsatz an Sauerstoff muss noch berechnet werden. Da die Summe der Prozentsätze 100 ergeben muss, kann man schreiben:
% C + % H + % O = 100
Durch Einsetzen der Zahlenwerte erhält man:
74,3 + 10, 5 + % O = 100
Durch Ausrechnen erhält man:
% O = 100- 74,3 - 10,5 = 15,2 %
Der Prozentsatz von Sauerstoff ist gleich dem Massenanteil an Sauerstoff, multipliziert mit 100 und geteilt durch die Molekülmasse:
c * ma(O)
% O = ------------ * 100
ma(CaHbOc)
Durch Einsetzen der bekannten Zahlenwerte erhält man:
c * 16,0
15,2 = ---------- * 100
420
Durch Umsetzen erhält man:
15,2 * 420
c = ------------
16,0 * 100
Durch Ausrechnen erhält man:
c = 4
Da a = 26, b = 44 und c = 4, besitzt das Reinstoffmolekül
folgende Formel:
CaHbOc = C26H44O4
Das Anzahlverhältnis der Atome in der Molekülformel lautet:
N(C):N(H):N(O) = 26:44:4
Die Zahlen 26, 44 und 4 sind alle durch 2 teilbar, das Anzahlverhältnis der Atome in der Verhältnisformel lautet daher:
N(C):N(H):N(O) = 13:22:2
Folglich lautet die Verhältnisformel:
C13H22O2
Die Molekülformel des Reinstoffes lautet:
C26H44O4
Die Verhältnisformel des Reinstoffes lautet:
C13H22O2
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Massengesetze und ihre Deutung: Aufgaben
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