Unterschied zwischen Konzentration, Stoffgehalt und Stoffmenge
Konzentration, Stoffmenge, Stoffgehalt sind derart ähnlich verwendete Begriffe, dass einen schnell die Verwirrung treffen kann. Was ist nun was? Kann man sagen, die Stoffmenge von CO2 in Wasser? Oder sagt man da die CO2-Konzentration in Wasser? Oder vielleicht doch der CO2-Stoffgehalt? Klingt alles nicht wirklich falsch, aber was ist nun richtig?
Kurz und knapp erklärt
Die Stoffmenge gibt die Teilchenzahl einer Stoffportion indirekt an.
Der Stoffgehalt gibt den Gehalt eines bestimmten Stoffes in einem Gemisch aus Stoffen an.
Die Konzentration beschreibt die Menge eines Bestandteils eines Gemischs im Verhältnis zum Gesamtvolumen.
Was ist der Unterschied zwischen Konzentration und Stoffmenge?
Eine Lösung ist ein homogenes Gemisch aus zwei oder mehr Stoffen. Die Stoffe können Feststoffe, Flüssigkeiten oder Gase sein. Die Substanz, die den größten Teil der Lösung ausmacht, wird als Lösungsmittel bezeichnet. Wenn das Lösungsmittel Wasser ist, wird die Lösung als wässrige Lösung bezeichnet. Die Nebenbestandteile der Lösung werden als gelöste Stoffe bezeichnet. Will man zum Beispiel 2 Gramm Zucker und 4 Gramm Salz in 2 Liter Wasser auflösen, ist Wasser das Lösungsmittel, während Zucker und Salz gelöste Stoffe sind. Das wäre ein in dem Fall Beispiel für eine wässrige Lösung.
Spricht man nun von der Konzentration von Salz in der wässrigen Lösung, so meint man die Menge des Salzes im Verhältnis zu Wasser und dem Zucker. Die Konzentration wäre also 4:2:2000. Im Vergleich dazu wäre der Stoffgehalt 2 Gramm.
Die Stoffmenge wird in derartigen Mischungen eher selten genutzt, denn diese ist etwas schwieriger zu errechnen. Die mit Abstand wichtigste Einheit ist jedoch die Stoffmenge, auch bekannt als das „Mol“.
Ein „Mol“ ist die SI-Einheit der Stoffmenge. Ein Mol enthält genau 6.022 140 76 × 10 hoch 23 Elementareinheiten. Diese Zahl ist der feste Zahlenwert der Avogadro-Konstante, NA, ausgedrückt in der Einheit mol hoch -1 und wird als Avogadro-Zahl bezeichnet.
Die Stoffmenge eines Systems ist ein Maß für die Anzahl der spezifizierten Elementareinheiten. Eine elementare Einheit kann ein Atom, Molekül, Ion, Elektron, ein beliebiges anderes Teilchen oder eine bestimmte Gruppe von Teilchen sein.
Die überarbeitete Definition des Mol basiert auf einer bestimmten Anzahl elementarer Einheiten (typischerweise Atome oder Moleküle) und hängt nicht mehr von der Definition der Masseneinheit Kilogramm ab. Über Massenmessungen, Tabellen relativer Atommassen (IUPAC, die internationale Union of Pure and Applied Chemistry, verwendet den Begriff relative Atomgewichte) und die Molmassenkonstante Mu lässt sich die Rückführung auf das Mol herstellen.
Die relativen Atommassen bleiben von dieser Definitionsänderung unberührt, und Mu liegt immer noch bei 0,001 kg mol−1 innerhalb der für die praktische Chemie erforderlichen Genauigkeit, wenngleich mit einer Unsicherheit ungleich Null.
Die Begriffe „Mol“ und „Avogadro-Konstante“ basieren auf dem Verständnis chemischer Prozesse als Wechselwirkungen zwischen Atomen und Molekülen. 1808 hatte John Dalton die Idee, dass Atome eines Elements sich nicht voneinander unterscheiden und dass sie eine definierte Atommasse haben. Zu diesem Zeitpunkt gab es keine experimentellen Beweise für die Existenz von Atomen, und Dalton war sich sehr bewusst, dass er eine ehrgeizige und spekulative Idee vorschlug, die dennoch aus vielen empirischen Hinweisen hervorgegangen war. 1858 veröffentlichte er ein einheitliches System chemischer Formeln und „Atomgewichte“ aller Elemente. In der Folge wurden Begriffe wie Atom- und Molekulargewicht sowie andere auf der Atomtheorie basierende Begriffe entwickelt und in der Chemie verwendet.
Damit sind die Änderungen an der Einheit Mol revolutionär und beruhigend zugleich. Unsere Messergebnisse können auf die gleiche Weise wie zuvor quantitativ ausgedrückt werden, und Messungen der Stoffmenge des gleichen Systems ergeben das gleiche Ergebnis vor und nach der Revision des Mols innerhalb jeder praktischen Unsicherheit.
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