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Johann Carl Friedrich Gauß (1777 – 1855) einer der bedeutendsten Mathematiker aller Zeiten löste bereits mit zehn Jahren innerhalb weniger Sekunden die Aufgabe, die Summe aller Zahlen von 1 – 100 zu errechnen 8 chem_is_try • AppliChem © 2008
Chemisches Rechnen Chemische Reaktionen beschreiben das Verhalten von Stoffen zueinander: Das Verständnis chemischer Reaktionen basiert auf der Vorstellung von der Atomstruktur der Materie. Organismus Zelle System Biomolekül Molekül Atom Vom Atom zum Organismus 10 20 Atome 10 10 Atome 10 5 Atome 10 3 Atome 10 Atome 1 Atom Durch Zusammenlagerung von Atomen entstehen Atomverbände, auch Moleküle genannt. Diese können sich in einer hierarchischen Ordnung zu größeren Einheiten zusammenlagern. Moleküle bilden die Grundlage von Leben und Bewusstsein. Die Mineralisierung der unter Energiezufuhr aufgebauten komplexen Biomasse erfolgt überwiegend durch Mikroorganismen. Auf diese Weise werden Stoffkreisläufe im Werden und Vergehen chemischer Systeme geschlossen. Chemische Berechnungen ermöglichen die Quantifi zierung des Reaktionsgeschehens. Das Mol als SI-Einheit der Stoffmenge Im amtlichen und geschäftlichen Verkehr müssen wir uns an die Bestimmungen des internationalen Einheitensystems (SI) halten. Dabei werden beispielsweise Massen in der Einheit „Kilogramm“ (kg) und Stoffmengen in der Einheit „Mol“ gemessen. Frage: Wie viel Stoff bzw. welche Stoffportion ist nun 1 Mol? Merke: Das Mol ist primär eine Zähleinheit wie das gute alte Dutzend – nur „etwas mehr“. Ein Dutzend sind 12 Stück, also 12 Äpfel, 12 Autos, 12 Schüler oder eine entsprechende Anzahl beliebiger anderer Objekte. 1 Mol entspricht 6,02 x 10 23 Zähleinheiten, also 6,02 x 10 23 Staubkörnern, 6,02 x 10 23 Wassertropfen, 6,02 x 10 23 Photonen, 6,02 x 10 23 Atomen, 6,02 x 10 23 Molekülen oder einer entsprechenden Anzahl beliebiger anderer Objekte. Wissenschaftler wie Amedeo Avogadro (1776 – 1856) oder Joseph Loschmidt (1821 – 1895) haben diese Zahl in kunstvollen Experimenten ermittelt. Ergebnis: Sie entspricht der Zahl der Atome in 12 g des Kohlenstoffi sotops C–12. Daher wird die Molzahl 6,02 x 10 23 zu Ehren dieser Pioniere als Avogadrozahl N A oder Loschmidt-Konstante N L bezeichnet. © 2008 AppliChem • chem_is_try 9
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