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Molares Volumen von Gasen
Chemie · Klasse 10–11 · 6 Blätter · 75 Aufgaben
Bei Gasen misst man lieber Volumina als Massen. Das molare Volumen macht daraus Stoffmengen, und es ist für alle Gase gleich groß.
Worum es geht
Bei gleicher Temperatur und gleichem Druck nimmt ein Mol jedes Gases nahezu dasselbe Volumen ein, das molare Volumen Vm. Der Grund: Die Gasteilchen sind winzig im Vergleich zu den Abständen zwischen ihnen, ihre eigene Größe spielt kaum eine Rolle. Vm hängt deshalb nur von den Bedingungen ab, nicht von der Gasart. Außerhalb dieser Standardbedingungen rechnet man mit dem idealen Gasgesetz.
Die Formeln
| Größe | Formel | Werte |
|---|---|---|
| molares Volumen | Vm = V / n | 22,4 L/mol (0 °C, 1013 hPa) · 24,0 L/mol (20 °C, 1013 hPa) · 22,7 L/mol (0 °C, 100 kPa) |
| Volumen · Stoffmenge | V = n · Vm · n = V / Vm | 0,5 mol bei 0 °C: 11,2 L |
| Dichte eines Gases | ρ = M / Vm | O₂ bei 0 °C: 32,00 / 22,4 = 1,429 g/L |
| ideales Gasgesetz | p · V = n · R · T | R = 8,314 J/(mol·K); p in kPa ergibt V in L |
Beispiel, Schritt für Schritt
Aufgabe: Welches Volumen nehmen 8,8 g CO₂ bei 20 °C und 1013 hPa ein? (M = 44,01 g/mol; Vm = 24,0 L/mol)
| Schritt | Rechnung | Warum |
|---|---|---|
| 1 · Stoffmenge | n = 8,8 g / 44,01 g/mol = 0,2000 mol | Vm gilt pro Mol, also braucht man die Stoffmenge |
| 2 · Richtiges Vm | 20 °C und 1013 hPa → 24,0 L/mol | wärmere Gase dehnen sich aus, deshalb ist der Wert größer als 22,4 |
| 3 · Volumen | V = 0,2000 mol · 24,0 L/mol = 4,80 L | die Einheit mol kürzt sich, Liter bleibt |
Der typische Fehler
Die Masse direkt mit Vm malnehmen. 8,8 · 24,0 ergibt 211 L — ein Volumen, das zu über 8 mol Gas gehören würde. Vm ist ein Volumen pro Mol, nicht pro Gramm; die Einheit g · L/mol ergibt kein Volumen. Zuerst mit n = m / M in Mol umrechnen, dann mit Vm weiterrechnen.
So prüfst du dein Ergebnis
Faustwert. Ein Mol Gas füllt etwa 22 bis 24 Liter, einen Schuhkarton voll. Rechne dein Volumen zurück in Mol und prüfe, ob diese Stoffmenge zur gegebenen Masse passt. Außerdem: Bei höherer Temperatur wird das Volumen größer, bei höherem Druck kleiner.