Chemie-Arbeitsblatt _ _ Klasse _ _ _ Name _____________________________Datum _ _ ._ _._ _

Vom Massenverhältnis zur Formel

Massenverhältnisse der Elementportionen bei chemischen Reaktionen können durch quantitative Versuche bestimmt werden. Da auch die Atommassen aus diversen Tabellen (z.B. "Periodensystem der Elemente") bekannt sind, ist es möglich, das ANZAHLVERHäLTNIS der Atome verschiedener Elemente in einem Teilchenverband und damit in der chemischen Verbindung zu berechnen.
Beispiel: Die Verhältnisformel von Kupfersulfid

Bei der Synthese von Kupfersulfid ergibt sich bei sehr genauen Versuchen folgendes Massenverhältnis:
m(Kupferportion)       =  3,97
m (Schwefelportion)          1
Eine Kupferportion ist nun nichts anderes als ein Verband von Kupferatomen. Zwischen der Masse aller Kupferatome in der Kupferportion und der Masse eines Kupferatoms:m( 1 Cu) besteht folgender Zusammenhang:
m (Kupferportion) = Anzahl der Kupferatome * m (1 Cu-Atom)
 
Entsprechendes gilt für die Schwefelportion:
m (Schwefelportion) = Anzahl der Schwefelatome * m (1 S-Atom)

Nimmt man an, dass eine Kupferportion aus der Anzahl a Kupferatome besteht und die damit reagierende Schwefelportion aus der Anzahl b Schwefelatome, so gilt:
m (Kupferportion) = a * m (1 Cu)   und     m (Schwefelportion) = b * m (1 S) (2) (3)

Aus den Gleichungen (1), (2) und (3) ergibt sich durch Einsetzen die Formel:
a * m (1 Cu)    =   3,97
b * m (1 S)               1
Setzt man nun die Atommassen ein mit m (1 Cu) = 63,55 u und m (1 S) = 32,06 u, so erhält man nach entsprechender Umformung:
a  = 3,97 * m (1 S)   = 3,97 * 32,06 u    =  2
b          m (1 Cu)                 63,55 u             1

Das Anzahlverhältnis N( Cu) : N(S), in dem die Atome der beiden Elemente reagiert haben, ist also a : b = 2 : 1 . Dieses Verhältnis muß also auch in der Verbindung Kupfersulfid vorliegen. Ein aus Schwefel und Kupfer bestehender Teilchenverband, der das oben angegebene experimentell bestimmte Massenverhältnis besitzt, hat also die Verhältnisformel Cu2S1 . Diese FORMEL gibt also das Anzahlverhältnis der Atome in einer Verbindung an: 2 Kupferatome kommen auf ein Schwefelatom.

Arbeitsauftrag: Berechne zeilenweise das Anzahlverhältnis und die Formel der entsprechenden Verbindungen!

Verbindung Element-
Verhältnis		 MV der Portionen
m (X) : m (Y)		 Atommassen
( 1 Atom) [u]		 Anzahlverhältnis
a (X) : b (y)		 Formel
Wasser m (Wasserstoff)
m(Sauerstoff)		 0,126
1		 1 
16		    
Eisenoxid m (Eisen)
m (Sauerstoff)		 3,48
1		 55,85
16		    
Eisenoxid m (Eisen)
m (Sauerstoff)		 2,23
1		 55,85
16		    
Bleioxid m (Blei)
m (Sauerstoff)		 12,95
1		 207,2
16		    
Bleioxid m (Blei)
m (Sauerstoff)		 9,71
1		 207,2
16		    
Stickstoffoxid m (Stickstoff)
m (Sauerstoff)		 1,75
1		 14,00
16		    
Stickstoffoxid m (Stickstoff)
m (Sauerstoff)		 0,44
1		 14
16		    
Stickstoffoxid m (Stickstoff)
m (Sauerstoff)		 0,35
1		 14
16		    
Kohlenstoffoxid m (Kohlenstoff)
m (Sauerstoff)		 0,38
1		 12
16		    
Schwefeloxid m (Schwefel)
m (Sauerstoff)		 0,67
1		 32
16		    

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erstellt am 10.10.2000
update am: 08.03.07

Lösungen:

Verbindung Element-
Verhältnis		 MV der Portionen
m (X) : m (Y)		 Atommassen
( 1 Atom) [u]		 Anzahlverhältnis
a (X) : b (y)		 Formel
Wasser m (Wasserstoff)
m(Sauerstoff)		 0,126
1		 1 
16		 2 : 1 H2O
Eisenoxid m (Eisen)
m (Sauerstoff)		 3,48
1		 55,85
16		 1 : 1 FeO
Eisenoxid m (Eisen)
m (Sauerstoff)		 2,23
1		 55,85
16		 0,67 = 2/3 = 2 : 3
1         1           		 Fe2O3
Bleioxid m (Blei)
m (Sauerstoff)		 12,95
1		 207,2
16		 1 : 1 PbO
Bleioxid m (Blei)
m (Sauerstoff)		 9,71
1		 207,2
16		 0,75 = 3/4 = 3 : 4
1          1            		 Pb3O4
Stickstoffoxid m (Stickstoff)
m (Sauerstoff)		 1,75
1		 14,00
16		 2 : 1 N2O
Stickstoffoxid m (Stickstoff)
m (Sauerstoff)		 0,44
1		 14
16		 0,5 : 1 = 1 : 2 NO2
Stickstoffoxid m (Stickstoff)
m (Sauerstoff)		 0,35
1		 14
16		 0,4 : 1 = 2/5:1 = 2 : 5 N2O5
Kohlenstoffoxid m (Kohlenstoff)
m (Sauerstoff)		 0,38
1		 12
16		 0,5 : 1 = 1 : 2 CO2
Schwefeloxid m (Schwefel)
m (Sauerstoff)		 0,67
1		 32
16		 0,34 :1 = 1/3 : 1 = 1:3 SO3

 

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update am: 08.03.07