Verbrennungsanalyse-wie empirische Formel aufstellen?
Hallo zusammen,
ich schreibe bald eine Klausur und bereite mich mit einer Altklausur vor.
Folgende Aufgabe:
Die Verbrennungsanalyse von 10,00g eines Stoffes liefert 18,32g CO2, 3,00g H2O und 4,66g N2. Bestimmen Sie die empirische Formel.
Mein Ansatz: Massen berechnen
Masse für C= M(C) * m(CO2)/M(CO2)=4,99...≈ 5g
Die Masse für O hab ich auf die gleiche Art berechnet und hatte ≈ 2,67g
m(H)= 2*M(H)*m(H2O)/M(H2O)=0,3357...≈ 0,336g
Hier verstehe ich allerdings nicht, warum die Masse so berechnet wird. Stand so in meinen Vorlesungsnotizen. Könnte man nicht einfach m(H2O)-m(O)=m(H2) und dann m(H2)/2 = m(H) rechnen?
Für Stickstoff hatte ich dann m(N2)=4,66g
Hier frage ich mich auch, warum man die Masse für ein Stickstoff-Molekül nimmt und nicht für ein einzelnes Atom...?
Jetzt wird es seltsam, weil die Massenbilanz gar nicht aufgeht.
Es müssten am Ende ja auch wieder 10g sein und nicht 12,...g
Den Rest von der Aufgabe sollte ich eigentlich schaffen, aber die Bilanz stört mich.
Da ist mir am Anfang gar nicht aufgefallen und so hatte ich dann irgendwie C2OH2N2 als Ergebnis (was wie gesagt gar nicht stimmen kann).
Kann mir vll jemand helfen? Danke!
1 Antwort
Mein Ansatz: Massen berechnen
Da wäre ich dir dankbar gewesen, wenn du gesagt hättest was für Massen du denn berechnen willst... ich saß da jetzt gerade 5 Minuten lang und dachte "die Massen sind doch in der Aufgabenstellung gegeben".
Die Masse für O hab ich auf die gleiche Art berechnet und hatte ≈ 2,67
Vorsicht: Im CO2 ist auch O enthalten!
Könnte man nicht einfach m(H2O)-m(O)=m(H2)
Wenn du weißt, wie viel m(O) in den 3 g H2O ist, kannst du das machen. H2O besteht nur aus Wasserstoff und Sauerstoff, d.h. was nicht Sauerstoff ist, muss zwangsweise Wasserstoff sein.
und dann m(H2)/2 = m(H) rechnen?
Hmm... wenn du einmal zwei einzelne H-Atome hast und einmal H2, macht das für die Masse dann einen Unterschied?
Nein. Die Masse an H-Atomen ist immer die gleiche, ob sie nun in Molekülen gebunden ist oder du sie als einzelne Atome betrachtest. Das heißt, du teilst eben nicht noch durch 2. Sondern du hast einfach jene Masse an Wasserstoff. Unabhängig davon, ob du es gerade als real existierenden Wasserstoff betrachtest oder rechnerisch als einzelne Atome.
Hier frage ich mich auch, warum man die Masse für ein Stickstoff-Molekül nimmt und nicht für ein einzelnes Atom...?
Die Aufgabenstellung "denkt" halt in real vorkommenden Stoffen und nicht in einzelnen Atomen.
Wenn du dir die Summenformel deiner Ausgangssubstanz ermittelst, solltest du aber tatsächlich in einzelnen Atomen denken - was aber im Endeffekt das Gleiche ist, denn Atome werden ja nicht schwerer oder leichter, wenn sie aneinander gebunden sind. Und in deiner Verbindung kommt vielleicht nur ein einzelnes N-Atom vor.
Jetzt wird es seltsam, weil die Massenbilanz gar nicht aufgeht.
Es müssten am Ende ja auch wieder 10g sein und nicht 12,...g
Du hast vollkommen recht, die Massenbilanz muss eigentlich aufgehen.
Aber es sagt ja keiner, dass die 10 g Ausgangsstoff der einzige beteiligte Stoff sind... eine Verbrennung ist ja sehr oft eine Reaktion mit Sauerstoff aus der Umgebungsluft, welchen man wahrscheinlich nicht vorher auf die Waage gelegt hat.
Dementsprechend wird die fehlende Masse bei den Edukten aus Sauerstoff bestehen, der mit dem Ausgangsstoff reagiert.
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Also:
- 18,32 g CO2 bestehen aus 5 g C und 13,32 g O.
- 3 g Wasser bestehen aus 0,333 g H und 2,667 g O.
- 4,66 g Stickstoff bestehen aus 4,66 g N.
So. Die Gesamtmasse der Produkte ist nun 25,98 g.
Wenn du nur 10 g Ausgangsstoff hattest, müssen also 15,98 g Sauerstoff mitreagiert haben. Das ist praktischerweise die gleiche Menge an Sauerstoff, wie in den Produkten insgesamt enthalten ist (und wie dir vielleicht auch auffällt, das ist durch irgendeinen Zufall 1 mol^^).
Schlussfolgerung: Dein Ausgangsstoff enthält keinen Sauerstoff. Sondern nur 5 g C, 0,333 g H und 4,66 g N.
Das sind 0,4167 mol C. Und 0,333 mol H. Und 0,333 mol N. Ergibt ein Zahlenverhältnis der Atome von 1,25 : 1 : 1.
1,25 Atome gibt es nicht, also hochrechnen bis du hier eine ganze Zahl hast: 5 : 4 : 4. Die Summenformel ist also C5H4N4. Das würde z.B. zu Purin passen.
Ich kontrolliere gerade deine Rechnungen, werde wahrscheinlich die Antwort nochmal korrigieren
Vielen Dank für die ausführliche Antwort :o