Formelsammlung Chemie

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Die Übersicht zu allen Formeln in der Druckansicht ist erreichbar über die Taste T oder das Zeichen im Kontrollmenü.

Avogadro-Konstante NA

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.

\[ \begin{aligned} N_{A} = \frac{ N(X) }{ n(X) } \\ N_{A} = 6,022 \cdot 10^{23} \frac {1}{mol} \\ \Rightarrow n(X) = \frac{ N(X) }{ N_{A} } \end{aligned} \]

Molare Masse M

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.

\[ \begin{aligned} M(X) = \frac{ m(X) }{ n(X) } \\ \Rightarrow n(X) = \frac{ m(X) }{ M(X) } \end{aligned} \]

Molares Volumen Vₘ

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.

\[ \begin{aligned} V_{m} = \frac{ V(X) }{ n(X) } \\ V_{m} = 22,41 \frac {l}{mol} \\ \Rightarrow n(X) = \frac{ V(X) }{ V_{m} } \end{aligned} \]

Stoffmengenkonzentration c

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.

\[ \begin{aligned} c(X) = \frac{ n(X) }{ V_{Lösung} } \\ \Rightarrow n(X) = c(X) \cdot V_{Lösung} \end{aligned} \]

Mittlere Reaktionsgeschwindigkeit

Die Mittlere Reaktionsgeschwindigkeit 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).

\[ \begin{aligned} \ce{ Ed -> Prod} \\ \bar{v} = + \frac{ \Delta c(Prod) }{ \Delta t } \\ = - \frac{ \Delta c(Ed) }{ \Delta t } \end{aligned} \]

Massenwirkungsgesetz (MWG)

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.

\[ \begin{aligned} \ce{a \, A + b\, B <=> c\, C + d\, D} \\ K_{C} = \frac{ c(C)^{c} \cdot c(D)^{d} }{ c(A)^{a} \cdot c(B)^{b} } = \frac{ k_{hin} }{ k_{rück}} \\ K_{P} = \frac{ p(C)^{c} \cdot p(D)^{d} }{ p(A)^{a} \cdot p(B)^{b} } \end{aligned} \]

Gibbs-Helmholtz-Gleichung

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.

\[ \begin{aligned} \Delta G = \Delta H - T \cdot \Delta S \end{aligned} \]

Ionenprodukt des Wassers KW

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.

\[ \begin{aligned} K_{W} = c(H_{3}O^{+}) \cdot c(OH^{-}) = 10^{-14} mol^{2}/l^{2} \\ pK_{W} = -lg \{K_{W}\} = 14 \\ K_{W} = K_{S} \cdot K_{B} \\ pK_{W} = pK_{S} + pK_{B} \end{aligned} \]

Säurekonstante KS und pKS-Wert

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.

\[ \begin{aligned} \ce {H2O + HA <=> H3O+ + A-} \\ K_{S} = \frac {c(H_{3}O^{+}) \cdot c(A^{-})} {c(HA) } \\ pK_{S} = -lg \{K_{S}\} \end{aligned} \]

Basenkonstante KB und pKB-Wert

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.

\[ \begin{aligned} \ce {B + H2O <=> BH+ + OH-} \\ K_{S} = \frac {c(BH^{+}) \cdot c(OH^{-})} {c(B) } \\ pK_{B} = -lg \{K_{B}\} \end{aligned} \]

pH-Wert

Der pH-Wert ist der negative dekadische Logarithmus des Zahlenwerts der Oxoniumionenkonzentration.
Je kleiner der pH-Wert, desto saurer ist die Lösung.

\[ \begin{aligned} pH = -lg \{c(H_{3}O^{+})\} \end{aligned} \]

pOH-Wert

Der pOH-Wert ist der negative dekadische Logarithmus des Zahlenwerts der Hydroxidionenkonzentration.
Je niedriger der pOH-Wert, desto alkalischer ist die Lösung.

\[ \begin{aligned} pOH = -lg \{c(OH^{-})\} \\ pK_{W} = pH + pOH = 14 \end{aligned} \]

pH-Wert für starke Säuren

Die Näherungsformel für starke Säuren ergibt sich aufgrund der vollständigen Dissoziation wie folgt aus der Ausgangskonzentration dieser Säure c0(HA):

\[ \begin{aligned} c(H_{3}O^{+}) = c_{0}(HA) \\ pH = -lg\{c_{0}(HA) \} \\ \end{aligned} \]

pH-Wert für schwache Säuren

Die Näherungsformel für schwache Säuren ergibt sich wie folgt aus der Ausgangskonzentration dieser Säure c0(HA):

\[ \begin{aligned} pH = \frac {1}{2} \cdot (pK_{S} -lg\{c_{0}(HA) \}) \\ \end{aligned} \]

pH-Wert für starke Basen

Die Näherungsformel für starke Basen ergibt sich aufgrund der vollständigen Dissoziation wie folgt aus der Ausgangskonzentration dieser Base c0(B):

\[ \begin{aligned} c(OH^{-}) = c_{0}(B) \\ c(H_{3}O^{+}) = pK_{W} - pOH \\ pH = 14 -(-lg\{c_{0}(B) \}) \\ \end{aligned} \]

pH-Wert für schwache Basen

Die Näherungsformel für schwache Basen ergibt sich wie folgt aus der Ausgangskonzentration dieser Base c0(B):

\[ \begin{aligned} c(H_{3}O^{+}) = pK_{W} - pOH \\ pH = 14 - \left( \frac {1}{2} \cdot (pK_{B} -lg\{c_{0}(B) \}) \right) \\ \end{aligned} \]

Henderson-Hasselbalch-Gleichung

Der pH-Wert für Pufferlösungen einer schwachen Säure HA und ihrer korrespondierenden Base A⁻ergibt sich wie folgt aus den Ausgangskonzentrationen c0:

\[ \begin{aligned} pH = pK_{S} + lg \left\lbrace \frac { c_{0}(A⁻) }{ c_{0}(HA) } \right\rbrace \\ \text{ist gleichbedeutend mit:} \\ pH = pK_{S} - lg \left\lbrace \frac { c_{0}(HA) }{ c_{0}(A⁻) } \right\rbrace \end{aligned} \]

Nernstsche Gleichung

Das Redoxpotenzial Normalpotenzial E für ein korrespondierendes Redoxpaar (Halbzelle/galvanisches Element: Redm/Oxm) lautet bei 25°C ausgehend vom Normalpotenzial E⁰:

\[ \begin{aligned} Ox.: a \, Redm \rightleftharpoons b \, Oxm^{n+} + n \, e^{-} \\ E = E^{0} + \frac {0,059 V}{n} \cdot lg \left\lbrace \frac { c(Oxm)^{b} }{ c(Redm)^{a} } \right\rbrace \end{aligned} \]