Einführung Stoffmenge

Der rätselhafte Rest

Stellt euch vor, ihr arbeitet als Praktikanten in einer modernen Parfümerie. Eure Aufgabe ist es, einen neuen fruchtigen Duft zu kreieren. Ein gängiges Verfahren ist die oxidative Dehydrierung von Alkoholen an einem heißen Kupfernetz zu Aldehyden. Zwei Teams im Labor sollen zwei verschiedene Düfte herstellen:

Team A: Nutzt Pentanol (für Beerengeruch).

Team B: Nutzt Ethanol (für Apfel-Geruch).

Beide Teams bekommen die absolut identische Menge an CuO, in Form von zwei exakt gleich großen, frisch oxidierten Kupfernetzen mit der gleichen Anzahl an verfügbaren Sauerstoff-Atomen. Die Anweisung des Laborleiters lautet: Damit alles fair ist, wiegt ihr beide exakt 5,0 Gramm eures Alkohols ab und lasst ihn reagieren.

Nach dem Versuch stellt ihr fest:

Bei Team A (Pentanol): Der Geruch eures Pentanols ist vollständig verschwunden, die Flüssigkeit riecht nach Beeren.

Bei Team B (Ethanol): Es stinkt nach unverbrauchtem Ethanol.

Bei beiden Teams befinden sich auf dem Kupfernetz keine CuO-Rückstände mehr.

Wir haben die gleiche Masse von Ethanol und Pentanol mit Kupferoxid reagieren lassen. Warum wird Pentanol vollständig verbraucht, während bei Ethanol noch etwas übrig bleibt, obwohl die gleiche Menge verwendet wurde?

Stellt die Reaktionsgleichungen für die beiden Reaktionen auf. Beachtet, dass dabei Wasser entsteht. Verwendet für die organischen Moleküle verkürzte Strukturformeln.
Markiert in den Reaktionsgleichungen, welche Teilchen gleich bleiben und wo sich die beiden Reaktionen unterscheiden.

Schauen wir uns den Zustand vor und nach der Reaktion an: Wir haben bei beiden Reaktionen die gleiche Menge Kupferoxid zugegeben. Entscheidet und begründet mithilfe der Beobachtungen, ob auch die gleiche Menge an Kupferoxid in beiden Reaktion reagiert hat.

Entscheidet und begründet anhand der Reaktionsgleichung, ob in beiden Reaktionen auch gleich viele Moleküle Aldehyd entstanden sind und wie viele Moleküle Alkohol pro Molekül Aldehyd verbraucht werden.

Interpretiert die beschriebenen Beobachtungen in Bezug auf das Ausgangsverhältnis von Ethanolmolekülen und Propanolmolekülen.
Nutzt dafür eure bisherigen Erkenntnisse.

Diese Erkenntnis steht im Widerspruch zur gleichen Ausgangsmasse als Maß für die Menge beider Stoffe.
Wie kann das sein? Vergleicht die Strukturen der beiden Alkoholmoleküle und beschreibt die Auswirkung des Unterschieds auf die Masse eines Moleküls.

Formuliert den allgemeinen Zusammenhang zwischen Molekülmasse und Molekülanzahl bei gleicher Masse des Stoffs.

Wie hätte man also den Versuch fair planen müssen?

zentrale Erkenntnis:

siehe Hefter

Übungsaufgaben

Berechnet mithilfe der Formel ...

...die Stoffmenge, die einer Teilchenanzahl von $21 \cdot 1 0^{23}$ Teilchen entspricht
...die Teilchenanzahl, die sich in einer Stoffmenge von 4,25 Mol befindet.

Betrachtet die Reaktion von Schwefelsäure mit Natriumhydroxid.

Stellt die Reaktionsgleichung auf.
Gebt die benötigte Stoffmenge an Schwefelsäure an, wenn 1,5 mol Natriumsulfat entstehen sollen.
Gebt die entstehende Stoffmenge an Wasser an, wenn 1,5 mol Schwefelsäure eingesetzt wird.
Berechnet die benötigte Stoffmenge an Natriumhydroxid, wenn 1,5 mol Natriumsulfat entstehen sollen.

Bearbeitung im Hefter