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Massenanteil & Zusammensetzung
Chemie · Klasse 9–10 · 6 Blätter · 75 Aufgaben
Der Massenanteil beantwortet Fragen wie: Wie viel Eisen steckt in einer Tonne Erz? Die Rechnung braucht nur die molaren Massen und die Formel.
Worum es geht
Der Massenanteil w eines Bestandteils ist seine Masse geteilt durch die Masse der ganzen Probe, meist in Prozent. Bei einem Gemisch wie einer Legierung misst man beide Massen. Bei einer Verbindung steht das Verhältnis schon in der Formel fest: Jedes Formelteilchen Fe₂O₃ enthält zwei Eisenatome, und deren Anteil an der molaren Masse ist in jeder Probe gleich — ob 1 g oder 1 t.
Die Formeln
| Fall | Formel | Beispiel |
|---|---|---|
| Gemisch | w = m(Bestandteil) / m(Probe) · 100 % | 12 g Kupfer in 20 g Messing: 60 % |
| Element in Verbindung | w(X) = Anzahl · M(X) / M(Verbindung) · 100 % | w(C) in CO₂ = 12,011 / 44,009 = 27,29 % |
| Masse des Elements | m(X) = w(X) · m(Probe) | 27,29 % von 10 g CO₂ = 2,73 g C |
Beispiel, Schritt für Schritt
Aufgabe: Wie groß ist der Massenanteil von Eisen in Fe₂O₃, und wie viel Eisen steckt in 80 g? (M(Fe) = 55,845; M(O) = 15,999 g/mol)
| Schritt | Rechnung | Warum |
|---|---|---|
| 1 · Molare Masse | M(Fe₂O₃) = 2 · 55,845 + 3 · 15,999 = 159,687 g/mol | der Nenner ist die ganze Formeleinheit |
| 2 · Anteil Eisen | 2 · 55,845 = 111,690 g/mol | der Index 2 gehört mit in den Zähler |
| 3 · Massenanteil | w(Fe) = 111,690 / 159,687 = 69,94 % | Anteil des Eisens an einem Mol Fe₂O₃ |
| 4 · Masse Eisen | m(Fe) = 0,6994 · 80 g = 55,95 g | der Anteil gilt für jede Probengröße |
Der typische Fehler
Den Index im Zähler vergessen. Man rechnet 55,845 / 159,687 = 34,97 % und hat damit nur ein Eisenatom gezählt, obwohl im Nenner beide stecken. Zähler und Nenner müssen dieselbe Formeleinheit beschreiben: Wenn Fe₂O₃ im Nenner steht, gehören zwei Fe in den Zähler.
So prüfst du dein Ergebnis
Die Anteile ergänzen sich zu 100 %. Rechne auch den Anteil des anderen Elements: w(O) = 47,997 / 159,687 = 30,06 %, und 69,94 % + 30,06 % = 100 %. Außerdem: Die Masse eines Elements kann nie größer sein als die Masse der Probe.