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Die Avogadro-Konstante NA ist der Quotient aus der Teilchenzahl N der Teilchen X und der Stoffmenge n der Teilchen X.
Ihre Einheit ist mol⁻¹.
Sie gibt an, wie viele Teilchen in der Stoffmenge von einem MOL
Teilchen enthalten sind. Sie ist unabhängig von der Art der Teilchen.
\[ \begin{aligned} N_{A} = \frac{ N(X) }{ n(X) } \\ N_{A} = 6,022 \cdot 10^{23} \frac {1}{mol} \\ \Rightarrow n(X) = \frac{ N(X) }{ N_{A} } \end{aligned} \]
Die Molare Masse M der Teilchen X ist der Quotient aus der Masse m der Teilchen X und der Stoffmenge n der Teilchen X. Ihre Einheit ist g/mol.
\[ \begin{aligned} M(X) = \frac{ m(X) }{ n(X) } \\ \Rightarrow n(X) = \frac{ m(X) }{ M(X) } \end{aligned} \]
Das Molare Volumen Vₘ eines (idealen) Gases ist der Quotient aus dem Volumen V der Gasteilchen X und der Stoffmenge n der Gasteilchen X. Ihre Einheit ist l/mol.
\[ \begin{aligned} V_{m} = \frac{ V(X) }{ n(X) } \\ V_{m} = 22,41 \frac {l}{mol} \\ \Rightarrow n(X) = \frac{ V(X) }{ V_{m} } \end{aligned} \]
Die Stoffmengenkonzentration c ist der Quotient aus der Stoffmenge n der gelösten Teilchen X und dem Volumen der Lösung VLösung. Ihre Einheit ist mol/l.
\[ \begin{aligned} c(X) = \frac{ n(X) }{ V_{Lösung} } \\ \Rightarrow n(X) = c(X) \cdot V_{Lösung} \end{aligned} \]
Die Mittlere Reaktionsgeschwindigkeit v̅ ist der Quotient aus der Konzentrationsänderung der Produkte Δc(Prod) und der Zeitänderung Δt. Sie beschreibt sowohl die Bildungsgeschwindigkeit der Produkte als auch die Zerfallsgeschwindigkeit der Edukte (mit umgekehrtem Vorzeichen).
\[ \begin{aligned} \ce{ Ed -> Prod} \\ \bar{v} = + \frac{ \Delta c(Prod) }{ \Delta t } \\ = - \frac{ \Delta c(Ed) }{ \Delta t } \end{aligned} \]
Die Gleichgewichtskonstante KC
für Reaktionen in Lösungen ist der Quotient aus dem Produkt der Konzentration
c
der Produkte und dem der Edukte.
Die Gleichgewichtskonstante KP
für Gasreaktionen wird entsprechend aus den Partialdrücken
p
der Produkte und Edukte ermittelt.
Feststoffe werden in beiden Fällen gleich 1 (ohne Einheit) gesetzt.
Die Koeffizienten gehen als Exponenten ein.
\[ \begin{aligned} \ce{a \, A + b\, B <=> c\, C + d\, D} \\ K_{C} = \frac{ c(C)^{c} \cdot c(D)^{d} }{ c(A)^{a} \cdot c(B)^{b} } = \frac{ k_{hin} }{ k_{rück}} \\ K_{P} = \frac{ p(C)^{c} \cdot p(D)^{d} }{ p(A)^{a} \cdot p(B)^{b} } \end{aligned} \]
Die Änderung der freien Enthalpie ΔG ist die Differenz aus der Enthalpieänderung ΔH und dem Produkt aus der absoluten Temperatur T (in der Einheit Kelvin K) und der Entropieänderung ΔS.
\[ \begin{aligned} \Delta G = \Delta H - T \cdot \Delta S \end{aligned} \]
Das Ionenprodukt des Wassers KW
ist das Produkt der Konzentrationen der Oxoniumionen und der Hydroxidionen
in der Einheit mol²/l².
Der pKW-Wert
ist der negative dekadische Logarithmus des Ionenprodukts
KW.
\[ \begin{aligned} K_{W} = c(H_{3}O^{+}) \cdot c(OH^{-}) = 10^{-14} mol^{2}/l^{2} \\ pK_{W} = -lg \{K_{W}\} = 14 \\ K_{W} = K_{S} \cdot K_{B} \\ pK_{W} = pK_{S} + pK_{B} \end{aligned} \]
Je größer die Säurekonstante KS, desto stärker ist die Säure. Der pKS-Wert ist der negative dekadische Logarithmus der Säurekonstante KS in der Einheit mol·l⁻¹. Je kleiner die Säurekonstante pKS, desto stärker ist die Säure.
\[ \begin{aligned} \ce {H2O + HA <=> H3O+ + A-} \\ K_{S} = \frac {c(H_{3}O^{+}) \cdot c(A^{-})} {c(HA) } \\ pK_{S} = -lg \{K_{S}\} \end{aligned} \]
Je größer die Basenkonstante KB, desto stärker ist die Base. Der pKB-Wert ist der negative dekadische Logarithmus der Basenkonstante KB in der Einheit mol·l⁻¹. Je kleiner die Basenkonstante pKB, desto stärker ist die Base.
\[ \begin{aligned} \ce {B + H2O <=> BH+ + OH-} \\ K_{S} = \frac {c(BH^{+}) \cdot c(OH^{-})} {c(B) } \\ pK_{B} = -lg \{K_{B}\} \end{aligned} \]
Der pH-Wert ist der negative dekadische Logarithmus
des Zahlenwerts der Oxoniumionenkonzentration.
Je kleiner der
pH-Wert, desto saurer ist die Lösung.
\[ \begin{aligned} pH = -lg \{c(H_{3}O^{+})\} \end{aligned} \]
Der pOH-Wert ist der negative dekadische Logarithmus
des Zahlenwerts der Hydroxidionenkonzentration.
Je niedriger der
pOH-Wert, desto alkalischer ist die Lösung.
\[ \begin{aligned} pOH = -lg \{c(OH^{-})\} \\ pK_{W} = pH + pOH = 14 \end{aligned} \]
Die Näherungsformel für starke Säuren ergibt sich aufgrund der vollständigen Dissoziation wie folgt aus der Ausgangskonzentration dieser Säure c0(HA):
\[ \begin{aligned} c(H_{3}O^{+}) = c_{0}(HA) \\ pH = -lg\{c_{0}(HA) \} \\ \end{aligned} \]
Die Näherungsformel für schwache Säuren ergibt sich wie folgt aus der Ausgangskonzentration dieser Säure c0(HA):
\[ \begin{aligned} pH = \frac {1}{2} \cdot (pK_{S} -lg\{c_{0}(HA) \}) \\ \end{aligned} \]
Die Näherungsformel für starke Basen ergibt sich aufgrund der vollständigen Dissoziation wie folgt aus der Ausgangskonzentration dieser Base c0(B):
\[ \begin{aligned} c(OH^{-}) = c_{0}(B) \\ c(H_{3}O^{+}) = pK_{W} - pOH \\ pH = 14 -(-lg\{c_{0}(B) \}) \\ \end{aligned} \]
Die Näherungsformel für schwache Basen ergibt sich wie folgt aus der Ausgangskonzentration dieser Base c0(B):
\[ \begin{aligned} c(H_{3}O^{+}) = pK_{W} - pOH \\ pH = 14 - \left( \frac {1}{2} \cdot (pK_{B} -lg\{c_{0}(B) \}) \right) \\ \end{aligned} \]
Der pH-Wert für Pufferlösungen einer schwachen Säure HA und ihrer korrespondierenden Base A⁻ergibt sich wie folgt aus den Ausgangskonzentrationen c0:
\[ \begin{aligned} pH = pK_{S} + lg \left\lbrace \frac { c_{0}(A⁻) }{ c_{0}(HA) } \right\rbrace \\ \text{ist gleichbedeutend mit:} \\ pH = pK_{S} - lg \left\lbrace \frac { c_{0}(HA) }{ c_{0}(A⁻) } \right\rbrace \end{aligned} \]
Das Redoxpotenzial Normalpotenzial E für ein korrespondierendes Redoxpaar (Halbzelle/galvanisches Element: Redm/Oxm) lautet bei 25°C ausgehend vom Normalpotenzial E⁰:
\[ \begin{aligned} Ox.: a \, Redm \rightleftharpoons b \, Oxm^{n+} + n \, e^{-} \\ E = E^{0} + \frac {0,059 V}{n} \cdot lg \left\lbrace \frac { c(Oxm)^{b} }{ c(Redm)^{a} } \right\rbrace \end{aligned} \]