Konzentration zu Molarität Umrechner | w/v % zu mol/L

Was ist ein Umrechner von Konzentration in Molarität?

Ein Umrechner von Konzentration in Molarität wandelt eine prozentuale Konzentration (Masse pro Volumen, angegeben als w/v) in die Molarität um, also die Anzahl der Mol eines in einem Liter Lösung gelösten Stoffes. Er benötigt zwei Zahlen: die prozentuale Konzentration und die in Gramm pro Mol angegebene Molekülmasse des gelösten Stoffes.

Was ist Molarität?

Die Molarität ist ein Maß dafür, wie viel eines Stoffes in einer Flüssigkeit gelöst ist. Sie ist definiert als die Anzahl der Mol gelösten Stoffes pro Liter Lösung.

$\text{Molarität (M)} = \frac{\text{Mol gelösten Stoffes}}{\text{Volumen der Lösung in Litern}}$

Die Einheit ist mol/L und wird häufig als M angegeben. Eine 0,5 M Natriumchloridlösung enthält in jedem Liter Lösung 0,5 Mol Natriumchlorid.

Chemische Reaktionen finden zwischen Teilchen statt, nicht zwischen Gramm. Die Molarität gibt einer Chemikerin oder einem Chemiker an, wie viele Teilchen in einem bestimmten Volumen vorhanden sind, weshalb sie die Standardeinheit für chemische Berechnungen ist. Die Internationale Union für reine und angewandte Chemie (IUPAC) führt die Molarität als Standard zur Angabe der Konzentration auf.

Formel zur Umrechnung von Prozent in Molarität

$\text{Molarität (M)} = \frac{\text{Prozentuale Konzentration (w/v)} \times 10}{\text{Molekülmasse (g/mol)}}$

Ein w/v-Prozentsatz bedeutet Gramm gelösten Stoffes pro 100 mL Lösung. Die Multiplikation mit 10 ergibt Gramm pro Liter, da ein Liter 1.000 mL entspricht. Durch Division durch die Molekülmasse werden Gramm in Mol umgerechnet.

Diese Formel gilt nur für w/v-Prozentsätze. Ein w/w-Prozentsatz (Masse pro Masse), wie er häufig auf Flaschen mit konzentrierten Säuren angegeben ist, erfordert zusätzlich die Dichte der Lösung (siehe unten).

Berechnung der Molarität aus der prozentualen Konzentration

1. Multiplizieren Sie die prozentuale Konzentration mit 10. Dadurch erhalten Sie die Konzentration in Gramm pro Liter.
2. Dividieren Sie diese Zahl durch die Molekülmasse des Stoffes in Gramm pro Mol.
3. Das Ergebnis ist die Molarität in mol/L.

Warum die Formel funktioniert

Eine 5 %-Lösung (w/v) enthält 5 Gramm gelösten Stoffes in 100 mL Lösung.

1. Gramm pro Liter: 5 g × 10 = 50 g/L.
2. Mol pro Liter: 50 g/L ÷ Molekülmasse (g/mol) = mol/L.

Durchgerechnetes Beispiel

Eine Lösung ist eine 5 %ige Natriumchloridlösung (NaCl) (w/v). Die Molekülmasse von NaCl beträgt 58,44 g/mol.

$\text{Molarität} = \frac{5 \times 10}{58.44} = 0.856 \text{ mol/L}$

Eine 5 %ige NaCl-Lösung hat ungefähr eine Molarität von 0,856 M.

Weitere Beispiele

• Isotonische Kochsalzlösung (0,9 % NaCl): (0,9 × 10) ÷ 58,44 = 0,154 M
• 5 %ige Glucoselösung (C₆H₁₂O₆, 180,16 g/mol): (5 × 10) ÷ 180,16 = 0,278 M
• 10 %ige Natriumhydroxidlösung (NaOH, 40,00 g/mol): (10 × 10) ÷ 40,00 = 2,50 M

Verwendung des Umrechners

1. Geben Sie die prozentuale Konzentration (w/v) ein, eine Zahl zwischen 0 und 100.
2. Geben Sie die Molekülmasse des Stoffes in g/mol ein. Sie muss größer als 0 sein.
3. Die Molarität wird automatisch in mol/L angezeigt.
4. Verwenden Sie die Kopierschaltfläche, um das Ergebnis zu kopieren.

Ergebnisse unter 10 mol/L werden mit drei signifikanten Stellen angezeigt. Ergebnisse ab 10 mol/L werden mit einer Dezimalstelle angezeigt.

Häufige Molekülmassen

Andere Möglichkeiten zur Angabe der Konzentration

Molalität (m) gibt die Mol des gelösten Stoffes pro Kilogramm Lösungsmittel an, nicht pro Kilogramm Lösung. Sie ändert sich nicht mit der Temperatur und wird daher für Berechnungen des Gefrier- und Siedepunkts verwendet.

$\text{Molalität (m)} = \frac{\text{Mol gelösten Stoffes}}{\text{Masse des Lösungsmittels in kg}}$

Massenprozent (w/w) bedeutet Gramm gelösten Stoffes pro 100 Gramm Lösung. Diese Angabe ist auf Flaschen mit konzentrierten Säuren und Basen üblich. Für die Umrechnung in die Molarität wird die Dichte der Lösung benötigt:

$\text{Molarität} = \frac{\text{Massenprozent} \times \text{Dichte (g/mL)} \times 10}{\text{Molekülmasse}}$

Volumenprozent (v/v) wird für Flüssigkeit-in-Flüssigkeit-Gemische verwendet, etwa Ethanol in Wasser. Eine 70 %ige Ethanollösung (v/v) enthält 70 mL Ethanol pro 100 mL Gesamtlösung.

Normalität (N) gibt die Grammäquivalente pro Liter an. Sie kommt in älterer Titrationsliteratur vor, wurde in der modernen Chemie jedoch größtenteils durch die Molarität ersetzt.

Grenzen der Genauigkeit

Die Umrechnung selbst ist für einen w/v-Prozentsatz exakt. Ein w/v-Prozentsatz gibt bereits die Grammzahl des gelösten Stoffes in einem festen Lösungsvolumen an, sodass die Dichte der Lösung nicht in die Berechnung eingeht. Die Fehler entstehen durch die eingegebenen Zahlen.

• Versehentliche Verwendung eines w/w-Prozentsatzes: Konzentrierte Säuren und Basen werden nach der Masse (w/w), nicht nach dem Volumen, gekennzeichnet. Konzentrierte Salzsäure hat ungefähr 37 % w/w und eine Dichte von etwa 1,19 g/mL. Das entspricht ungefähr 44 % w/v oder etwa 12,1 mol/L. Die Eingabe von 37 statt 44 unterschätzt die Molarität um etwa ein Sechstel. Führen Sie zunächst die Umrechnung mit der obigen Dichteformel durch.
• Sehr dichte Lösungen: Ein w/v-Prozentsatz kann 100 überschreiten, wenn eine Lösung deutlich dichter als Wasser ist. Konzentrierte Schwefelsäure, etwa 96 % w/w bei einer Dichte von 1,84 g/mL, entspricht ungefähr 177 % w/v oder etwa 18 mol/L. Dieser Umrechner akzeptiert nur Prozentsätze von 0 bis 100; Werte über 100 müssen von Hand berechnet werden.
• Temperatur: Das Volumen einer Lösung ändert sich mit der Temperatur, daher verändert sich die Molarität bei Temperaturänderungen geringfügig. Die Molalität ändert sich nicht, da sie auf der Masse und nicht auf dem Volumen beruht.
• Hydratierte Verbindungen: Einige Verbindungen nehmen Wasser in ihre Kristallstruktur auf, wodurch sich ihre Molekülmasse ändert. Wasserfreies Kupfersulfat (CuSO₄) hat eine Molekülmasse von 159,61 g/mol. Kupfersulfat-Pentahydrat (CuSO₄·5H₂O) hat eine Molekülmasse von 249,68 g/mol, also mehr als 50 % mehr. Die Verwendung des falschen Werts führt zu einer stark abweichenden Molarität.
• Reinheit des Reagenzes: Handelsübliche Chemikalien sind selten zu 100 % rein. Ein als zu 98 % rein gekennzeichnetes Reagenz enthält 2 % andere Stoffe bezogen auf die Masse, wodurch die tatsächliche Molarität einer daraus hergestellten Lösung geringfügig sinkt.

Häufig gestellte Fragen

Was ist der Unterschied zwischen Molarität und Molalität?

Die Molarität ist die Molzahl des gelösten Stoffes pro Liter Lösung. Die Molalität ist die Molzahl des gelösten Stoffes pro Kilogramm Lösungsmittel. Die Molarität ändert sich geringfügig mit der Temperatur, weil sich das Flüssigkeitsvolumen mit der Temperatur ändert. Die Molalität bleibt konstant, weil sich die Masse mit der Temperatur nicht ändert.

Warum wird die Molarität häufiger verwendet als die prozentuale Konzentration?

Chemische Reaktionen finden zwischen Molekülen statt, und die Molarität gibt direkt an, wie viele Mol eines Stoffes in einem bestimmten Volumen vorhanden sind. Die prozentuale Konzentration gibt die Masse an, die vor der Verwendung für Reaktionsberechnungen in Mol umgerechnet werden muss.

Wie rechne ich die Molarität zurück in eine prozentuale Konzentration um?

Kehren Sie die Formel um:

$\text{Prozentuale Konzentration (w/v)} = \frac{\text{Molarität} \times \text{Molekülmasse}}{10}$

Eine 0,5 M Natriumchloridlösung entspricht (0,5 × 58,44) ÷ 10 = 2,92 % w/v.

Gilt diese Formel für Massenprozent (w/w)?

Nein. Die Formel auf dieser Seite gilt nur für w/v-Prozentsätze. Für die Umrechnung eines w/w-Prozentsatzes in die Molarität wird die Dichte der Lösung benötigt; hierfür ist die Formel im Abschnitt „Andere Möglichkeiten zur Angabe der Konzentration“ oben angegeben.

Beeinflusst die Dichte der Lösung das Ergebnis?

Nein. Ein w/v-Prozentsatz gibt bereits Gramm gelösten Stoffes pro 100 mL Lösung an, sodass das Volumen durch die Definition festgelegt ist und die Dichte herausfällt. Die Dichte wird nur benötigt, um einen w/w-Prozentsatz, der Gramm pro 100 Gramm Lösung angibt, in einen w/v-Prozentsatz oder eine Molarität umzuwandeln.

Wie bereite ich eine Lösung mit einer bestimmten Molarität zu?

Berechnen Sie die benötigte Masse mit Masse (g) = Molarität (mol/L) × Volumen (L) × Molekülmasse (g/mol). Wiegen Sie diese Masse ab, lösen Sie sie in weniger als dem endgültigen Lösungsmittelvolumen auf, überführen Sie die Lösung in einen Messkolben und füllen Sie anschließend bis zur Marke mit Lösungsmittel auf. Das Lösungsmittel vor dem Auflösen des gelösten Stoffes bis zum vollständigen Volumen aufzufüllen, ist ein häufiger Fehler, da dadurch das Endvolumen zu groß werden kann.

Referenzen

1. IUPAC Gold Book – Stoffmengenkonzentration
2. NIST Chemistry WebBook
3. Harris, D. C. (2015). Quantitative chemische Analyse (9. Auflage). W. H. Freeman and Company.
4. United States Pharmacopeia (USP)