II. Hauptgruppe – Chemisches Rechnen

Hallo, liebe Interessierte an der Chemie, herzlich willkommen zu diesem Video! Es freut mich, dass ihr mich weiter begleitet auf meiner Reise durch das Periodensystem der Elemente - II. Hauptgruppe, Erdalkalimetalle. Und wir sind bereits beim 10. Video dazu, es heißt "Chemisches Rechnen", denn chemisches Rechnen muss man wieder und wieder üben. Ich möchte euch folgende Aufgabe vorstellen: Wie viel Liter Acetylen erhält man bei 300 °C aus 1 kg Calciumcarbid der Reinheit 80 %?

Zunächst haben wir eine Ausgangsverbindung gegeben - Calciumcarbid. Von dieser Verbindung müssen wir die Formel kennen. Wenn nicht, müssen wir nachschlagen - CaC2. So, außerdem wissen wir, dass wir 1 kg zur Verfügung haben, welches 80 %-ige Reinheit besitzt. Und 80 % von 1 kg sind 0,8 kg oder 800 g. So, dann wissen wir, dass sich Acetylen bildet und Acetylen, HC≡CH entsteht bei der Reaktion von Calciumcarbid mit Wasser. Zur Vervollständigung der Reaktion formulieren wir das 2. Reaktionsprodukt + Ca(OH)2 - Calciumhydroxid. Gesucht wird nach dem Volumen in Litern von Acetylen. Also schreiben wir über Acetylen, was übrigens chemisch ganz korrekt Ethin heißt, ein X. So, nun wissen wir, nach dem Satz des Avogadro, dass 1 mol eines Gases 22,4 l Volumen besitzt - und das gilt bei 0 °C , was 273 K entspricht. Um Rechnen zu können, müssen wir noch, an die Stelle der Pfeil schreibt, die Masse 1 Mols Calciumcarbid formulieren. Calciumcarbid setzt sich zusammen aus 1 Atom Calcium und 2 Atomen Kohlenstoff. Also, 40g+2×12g, 1 mol Calciumcarbid hat eine Masse von 64 g.

Wir ordnen wieder alles ein beziehungsweise aus und machen weiter. Jetzt verwenden wir den Dreisatz. Wir haben eine Proportion, nämlich 800 g verhalten sich zu 64 g wie x zu 22,4 l. Also schreiben wir x=, und über die Diagonale, wo wir beide Werte haben, 800g×22,4l und dividieren durch den Wert, der noch übrig bleibt in der Diagonale, mit x steht - /64g. Wir können zunächst kürzen, und zwar 800 und 64 teilen wir jeweils durch 8, die g, das ging gegeneinander weg. So, und nachdem wir das abgeschlossen haben, erkennen wir, dass 100/8=12,5. Also x=12,5×22,4l. Und das ergibt exakt 280 l. Wir haben also das Volumen von Acetylen bei 0°C=273K ermittelt. Um das Volumen für eine andere Temperatur, nämlich die 300 °C zu berechnen, benutzen wir das Gasgesetz. Das Gasgesetz lautet P1×V1/T1=P2×V2/T2. Der Druck soll konstant bleiben, atmosphärischer Druck, P1=P2. Damit vereinfacht sich das Gasgesetz zu V1/T1=V2/T2. Wir wollen ein Volumen berechnen, stellen um nach V2 und erhalten: V2=V1×T2/T1. Was ist hier was? Na klar, V2 ist das Volumen, was wir suchen. T2 ist die Temperatur, bei der die Reaktion abläuft, nämlich 300 °C. Und das ergibt in Kelvin 300+273=573K. P1 ist die Temperatur, die bei Normbedingungen nach Avogadro stattfindet 273 K. So, und schließlich V1, das ist das Volumen, das wir berechnet haben, nämlich die 280 l. Jetzt noch schnell zum Taschenrechner gegriffen und das Endergebnis sei unser. Könnt ihr es erkennen? V2=588l. So, einen hübschen Antwortsatz spare ich mir. Man erhält bei 300 °C aus 1 kg Calciumcarbid der Reinheit 80 % 588 l Acetylen.

Das war's für heute. Alles Gute, bis zum nächsten Mal - tschüss!