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Gehaltsangabe n auch Gehaltsgrößen genannt geben in Chemie und Physik den Gehalt eines Stoffes in einem Stoffgemisch an

Gehaltsangabe

Gehaltsangaben – auch Gehaltsgrößen genannt – geben in Chemie und Physik den Gehalt eines Stoffes in einem Stoffgemisch an (DIN 1310), quantifizieren also den materiellen Anteil eines einzelnen Stoffes an einem festen, flüssigen oder gasförmigen Gemisch, beispielsweise einer wässerigen Lösung oder einer Legierung (vgl. Kennzahl). Gehaltsangaben werden gemacht unter Nutzung der drei physikalischen Basisgrößen

Gehaltsgrößen sind Quotientengrößen und werden über Größengleichungen definiert. Man unterscheidet

Alle Gehaltsgrößen, die das Volumen als Größe enthalten, sind temperaturabhängig. Zu einer eindeutigen Angabe von Volumenanteilen, Konzentrationen, Volumenanteilen und Volumenverhältnissen gehört daher auch die Nennung der zugehörigen Temperatur. (Zur Temperaturabhängigkeit der Volumenkonzentration etwa Alkoholgehalt.)

Die Gehaltsgrößen / Gehaltsangaben sind für die Lösung (Lsg) eines Stoffes (i bzw. j) im Lösemittel (LM) durch die folgenden Größengleichungen definiert.

Angabe des Verhältnisses zweier Komponenten Bearbeiten

Massenverhältnis:

Stoffmengenverhältnis:

Volumenverhältnis:.

Angabe des Anteils einer Komponente Bearbeiten

Massenanteil:

Stoffmengenanteil:

Volumenanteil:

  • Die Angabe „Masse-%“ entspricht dem Massenanteil ×100, die Angabe „Volumen-%“ der Volumenanteil ×100. Diese Bezeichnungsweisen sind unsystematisch, aber noch nicht völlig ausgestorben; denn Prozent ist nichts Anderes als eine andere Schreibfigur für die Zahl 0,01.
  • Molenbruch ist eine andere, veraltete Bezeichnung für den Stoffmengenanteil.
  • Für ideale Gase i gilt φ(i) = x(i).

Neben Angaben in Prozent (1 %= 1:100 Teile) der Gesamtmasse oder des Gesamtvolumens von Gemischen existieren noch Angaben in Promille (1 : 1000), ppm (1 : 1 Million), ppb (1 : 1 Milliarde oder 1 Billion), ppt (1 : 1 Billion oder einer Trillion oder Tausend) und ppq (1 : 1 Billiarde oder 1 Quadrillion). Jedoch sind solche Bezeichnungen – außer Prozent und Promille – abhängig vom kulturellen Kontext sowohl des Autors als auch des Lesers, und daher nicht empfehlenswert (siehe parts per million). Sie sind leicht durch die Brüche der Einheiten zu ersetzen (wie etwa µg/kg), was gleichzeitig die Wahrscheinlichkeit für eine fehlerhafte Angabe oder Interpretation der gemeinten Einheiten verringert. Eine vernünftige aber seltene Alternative ist die Verwendung von SI-Präfixen: µ%, p% etc.

V(Gemisch) und V(Lösung) können die Summen der Volumina der Einzelkomponenten vor oder nach dem Mischen oder Lösen meinen. Da es sich vor dem Mischen aber nicht um ein Gemisch handelt, sollte so immer nur das Gemisch angegeben und ansonsten die Volumina der Komponenten. Das Volumen eines Gemisches ist nicht gleich der Summe der Volumina der Komponenten V(i) + V(LM) vor dem Mischen, denn es tritt beim Mischen der Komponenten eine Volumenkontraktion oder eine Volumenausdehnung (Volumendilatation) ein. Bei einer Volumenkontraktion gilt also: V(i) + V(LM) > V(Lösung). Daher müssen Volumenanteil φ(i) (in Bezug auf die Summe der Einzelvolumina der Stoffe) und Volumenkonzentration σ(i) (in Bezug auf das Volumen der Lösung nach dem Lösen) voneinander unterschieden werden. Oft ist die Angabe des Volumenanteils daher unzweckmäßig, besser ist stattdessen, die Volumenkonzentration anzugeben.

Angabe der Konzentration einer Komponente Bearbeiten

Massenkonzentration:

Stoffmengenkonzentration:

Volumenkonzentration:

(Vgl. Anmerkung zum Volumenanteil oben)

Molalität:

(Neben diesem Begriff existiert in der Chemie noch die veraltete Gehaltsangabe Normalität. Hier hat man die Stoffmengenkonzentration c = n/V (veraltet: Molarität) mit der chemischen stöchiometrischen Wertigkeit z des reagierenden Stoffes multipliziert. Eine Schwefelsäure mit c = 0,5 mol/L hat daher z. B. die Normalität 1,0. In DIN-normgerechter Darstellung bedeutet dies Folgendes: Legt man bei der Verwendung des Mol Schwefelsäure-Teilchen H2SO4 zu Grunde, ist c = 0,5 mol/L, legt man stattdessen Äquivalent-Teilchen 1/2 (H2SO4) zu Grunde, weil im Falle der betrachteten chemischen Reaktion die stöchiometrische Wertigkeit der Schwefelsäure z = 2 beträgt, ist c = 1 mol/L; in veralteter Sprechweise: eine 0,5-molare wässerige Schwefelsäurelösung ist 1-normal, sofern die Schwefelsäure 2-wertig benutzt wird.)

Umrechnung Bearbeiten

Zur Umrechnung der Gehaltsangaben benötigt man insbesondere folgende Größen:

Siehe auch Bearbeiten

Weblinks Bearbeiten

Einzelnachweise Bearbeiten

  1. DIN 1310:1984-02 – Zusammensetzung von Mischphasen (Gasgemische, Lösungen, Mischkristalle); Begriffe, Formelzeichen.
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Veröffentlichungsdatum:
Gehaltsangaben auch Gehaltsgrossen genannt geben in Chemie und Physik den Gehalt eines Stoffes in einem Stoffgemisch an DIN 1310 1 quantifizieren also den materiellen Anteil eines einzelnen Stoffes an einem festen flussigen oder gasformigen Gemisch beispielsweise einer wasserigen Losung oder einer Legierung vgl Kennzahl Gehaltsangaben werden gemacht unter Nutzung der drei physikalischen Basisgrossen Masse m Volumen V und Stoffmenge n Gehaltsgrossen sind Quotientengrossen und werden uber Grossengleichungen definiert Man unterscheidet Verhaltnisse Grosse einer Komponente in Bezug auf die gleiche Grosse einer zu benennenden anderen Komponente z B Losungsmittel Massenverhaltnis Stoffmengenverhaltnis Volumenverhaltnis Anteile Grosse einer Komponente in Bezug auf die Summe der gleichen Grosse aller Komponenten z B geloste Stoffe und Losungsmittel Massenanteil Stoffmengenanteil Volumenanteil Konzentrationen Grosse einer Komponente in Bezug auf das Endvolumen Gesamtvolumen der Mischung Losung Massenkonzentration Stoffmengenkonzentration Volumenkonzentration Alle Gehaltsgrossen die das Volumen als Grosse enthalten sind temperaturabhangig Zu einer eindeutigen Angabe von Volumenanteilen Konzentrationen Volumenanteilen und Volumenverhaltnissen gehort daher auch die Nennung der zugehorigen Temperatur Zur Temperaturabhangigkeit der Volumenkonzentration etwa Alkoholgehalt Die Gehaltsgrossen Gehaltsangaben sind fur die Losung Lsg eines Stoffes i bzw j im Losemittel LM durch die folgenden Grossengleichungen definiert Inhaltsverzeichnis 1 Angabe des Verhaltnisses zweier Komponenten 2 Angabe des Anteils einer Komponente 3 Angabe der Konzentration einer Komponente 4 Umrechnung 5 Siehe auch 6 Weblinks 7 EinzelnachweiseAngabe des Verhaltnisses zweier Komponenten BearbeitenMassenverhaltnis z m i m j displaystyle zeta frac m mathrm i m mathrm j nbsp Stoffmengenverhaltnis r n i n j displaystyle r frac n mathrm i n mathrm j nbsp Volumenverhaltnis ps V i V j displaystyle psi frac V mathrm i V mathrm j nbsp Angabe des Anteils einer Komponente BearbeitenMassenanteil w i m i m i m j displaystyle w mathrm i frac m mathrm i m mathrm i m mathrm j nbsp Stoffmengenanteil x i n i n i n j displaystyle chi mathrm i frac n mathrm i n mathrm i n mathrm j nbsp Volumenanteil f i V i V i V j displaystyle varphi mathrm i frac V mathrm i V mathrm i V mathrm j nbsp Die Angabe Masse entspricht dem Massenanteil 100 die Angabe Volumen der Volumenanteil 100 Diese Bezeichnungsweisen sind unsystematisch aber noch nicht vollig ausgestorben denn Prozent ist nichts Anderes als eine andere Schreibfigur fur die Zahl 0 01 Molenbruch ist eine andere veraltete Bezeichnung fur den Stoffmengenanteil Fur ideale Gase i gilt f i x i Neben Angaben in Prozent 1 1 100 Teile der Gesamtmasse oder des Gesamtvolumens von Gemischen existieren noch Angaben in Promille 1 1000 ppm 1 1 Million ppb 1 1 Milliarde oder 1 Billion ppt 1 1 Billion oder einer Trillion oder Tausend und ppq 1 1 Billiarde oder 1 Quadrillion Jedoch sind solche Bezeichnungen ausser Prozent und Promille abhangig vom kulturellen Kontext sowohl des Autors als auch des Lesers und daher nicht empfehlenswert siehe parts per million Sie sind leicht durch die Bruche der Einheiten zu ersetzen wie etwa µg kg was gleichzeitig die Wahrscheinlichkeit fur eine fehlerhafte Angabe oder Interpretation der gemeinten Einheiten verringert Eine vernunftige aber seltene Alternative ist die Verwendung von SI Prafixen µ p etc V Gemisch und V Losung konnen die Summen der Volumina der Einzelkomponenten vor oder nach dem Mischen oder Losen meinen Da es sich vor dem Mischen aber nicht um ein Gemisch handelt sollte so immer nur das Gemisch angegeben und ansonsten die Volumina der Komponenten Das Volumen eines Gemisches ist nicht gleich der Summe der Volumina der Komponenten V i V LM vor dem Mischen denn es tritt beim Mischen der Komponenten eine Volumenkontraktion oder eine Volumenausdehnung Volumendilatation ein Bei einer Volumenkontraktion gilt also V i V LM gt V Losung Daher mussen Volumenanteil f i in Bezug auf die Summe der Einzelvolumina der Stoffe und Volumenkonzentration s i in Bezug auf das Volumen der Losung nach dem Losen voneinander unterschieden werden Oft ist die Angabe des Volumenanteils daher unzweckmassig besser ist stattdessen die Volumenkonzentration anzugeben Angabe der Konzentration einer Komponente BearbeitenMassenkonzentration b i m i V L s g displaystyle beta mathrm i frac m mathrm i V mathrm Lsg nbsp Stoffmengenkonzentration c i n i V L s g displaystyle c mathrm i frac n mathrm i V mathrm Lsg nbsp Volumenkonzentration s i V i V L s g displaystyle sigma mathrm i frac V mathrm i V mathrm Lsg nbsp Vgl Anmerkung zum Volumenanteil oben Molalitat b i n i m L M displaystyle b mathrm i frac n mathrm i m mathrm LM nbsp Neben diesem Begriff existiert in der Chemie noch die veraltete Gehaltsangabe Normalitat Hier hat man die Stoffmengenkonzentration c n V veraltet Molaritat mit der chemischen stochiometrischen Wertigkeit z des reagierenden Stoffes multipliziert Eine Schwefelsaure mit c 0 5 mol L hat daher z B die Normalitat 1 0 In DIN normgerechter Darstellung bedeutet dies Folgendes Legt man bei der Verwendung des Mol Schwefelsaure Teilchen H2SO4 zu Grunde ist c 0 5 mol L legt man stattdessen Aquivalent Teilchen 1 2 H2SO4 zu Grunde weil im Falle der betrachteten chemischen Reaktion die stochiometrische Wertigkeit der Schwefelsaure z 2 betragt ist c 1 mol L in veralteter Sprechweise eine 0 5 molare wasserige Schwefelsaurelosung ist 1 normal sofern die Schwefelsaure 2 wertig benutzt wird Umrechnung BearbeitenZur Umrechnung der Gehaltsangaben benotigt man insbesondere folgende Grossen M m n Molare Masse Masse Stoffmenge r m V Dichte Masse Volumen Vm V n Molares Volumen Volumen Stoffmenge Siehe auch BearbeitenStoffreinheit TiterWeblinks BearbeitenKlaus Peter Ruess Stochiometrisches Rechnen mit Grossengleichungen PDF 5 8 MB Institut fur Analytische Chemie Uni Regensburg Oktober 2006 S 34 ff von 112 Einzelnachweise Bearbeiten DIN 1310 1984 02 Zusammensetzung von Mischphasen Gasgemische Losungen Mischkristalle Begriffe Formelzeichen Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Gehaltsangabe amp oldid 237011886