Stöchiometrie

Bei den stöchiometrischen Rechnungen geht es in der Chemie darum, Mengen zu berechnen, die bei einer chemischen Reaktion eingesetzt werden müssen oder entstehen.

Der Begriff Stöchiometrie kommt aus dem Griechischen ("stoicheon" = Grundstoff und '"metrein" = messen'').

Beispiel: Wie viel Wasserstoff entsteht bei der Reaktion von 1 g Lithium mit Wasser?

1. Schritt: Zuerst muss die Reaktionsgleichung für die untersuchte Umsetzung erstellt werden. Eine Reaktionsgleichung beschreibt die Stoffumwandlung nicht nur qualitativ (Was?), sondern auch quantitativ (Wie viel?). Deshalb muss man erst einmal wissen, was miteinander reagiert und die Edukte (Ausgangsstoffe) und die Produkte (Endstoffe) bestimmen.
Dies kann man zuerst einmal mit Hilfe einer Wortgleichung machen ...

Lithium + Wasser --> Wasserstoff + Lithiumhydroxid

... um sich dann zu überlegen, wie die Symbol-Schreibweise für die Stoffe lautet:

Li + H2O --> H2 + LiOH

Damit die Umsetzung auch quantitativ richtig durch die Reaktionsgleichung beschrieben wird, muss die Reaktionsgleichung ausgeglichen werden, momentan enthalten die Edukte 2 H-Atome während bei den Produkten 3 H-Atome vorkommen:

2 Li + 2 H2O --> H2 + 2 LiOH

Nun ist die Reaktionsgleichung richtig.

2. Schritt: Die Berechnung beruht auf dem Prinzip der Proportionalität: Je mehr man einsetzt, um so mehr bekommt man heraus. Man bestimmt deshalb die Massen der beteiligten Moleküle, die an der Reaktion beteiligt sind. Dazu verwendet man die Atommassen in der Einheit u, wie sie im Periodensystem zu finden sind.

   
2 Li + 2 H2O -> H2 + 2 LiOH
m = 2 * 7u
=14u
m = 2 * (2 * 1u + 16u)
= 36u
m = 2 * 1u
= 2u
m = 2 * ( 7u + 16 u + 1u )
= 48u

So weiß man nun, dass 7 u Lithium zu 1 u Wasserstoff reagieren. Daraus kann man nun das Ergebnis berechnen:

Man kann in dieser Gleichung die Einheit u wegkürzen und sie nach x auflösen:

x = \\frac{1}{7} \\cdot 1g \\approx 0,143g

Das Ergebnis der stöchiometrischen Rechnung ist, dass für jedes eingesetzte Gramm Lithium 0,143 g Wasserstoff entstehen. Mit Hilfe der Dichte kann man dann noch das Volumen des entstandenen Wasserstoffs berechnen: Es entstehen 1,60 Liter Wasserstoff.

siehe auch: Massenanteil w



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