Einstufungen und Berechnungen von Gemischen

Damit Stoffe in die korrekte Gefahrstoffklasse eingestuft werden, müssen deren physikalischen, chemischen und biologischen Eigenschaften bekannt sein. Diese Stoffe werden dann aufgrund so genannter Einstufungskriterien eingestuft.

In der Regel sind für „reine Stoffe“ in Stoffdatenbanken ausreichend Daten verfügbar. Allerdings „begegnen“ uns im Alltag oft Gemische und keine Reinstoffe. Ist die Einstufung von Gesundheits- oder Umweltgefahren von Gemischen nicht aus Informationsquellen (z. B. Sicherheitsdatenblatt) verfügbar, erfolgt in der Regel die Einstufung dieser Gefahren über die einzelnen Bestandteile des Gemisches.

Allerdings ist bei der Einstufung von Gemischen anhand der einzelnen Bestandteile auch einiges zu beachten. So sind einige Gefahren additiv zu bewerten (Additivitätsprinzip oder Summierungsmethode). Bei anderen Gefahren, bei der die Gefahr für jeden einzelnen Bestandteil separat betrachtet werden muss, wendet man das so genannte Einzelstoffverfahren an.

Dem Additivitätsprinzip unterliegen beispielsweise:

  • Akute Toxizität
  • Gewässergefährdend

    • Dem Einzelstoffverfahren unterliegen beispielsweise:

  • Sensibilisierung der Atemwege
  • Die Ozonschicht schädigend

    • Rechengrößen bei Gemischen

    Grundlage bei Berechnungen mit Gemischen ist die molare Masse. Die molare Masse, Symbol M, ist der Quotient aus der Masse m und der Stoffmenge n eines Stoffes. Mit Hilfe der molaren Masse werden die weiteren Rechengrößen abgeleitet. Die Einheit der molaren Masse ist g/mol. Die molare Masse ist für jeden Stoff eindeutig und unveränderlich. Formel: M = m : n

    Die Stoffmenge kann aus der molaren Masse bestimmt werden. Die Stoffmenge, Symbol n, ist der Quotient aus Masse des Stoffes und seiner molaren Massen. Die Einheit der Stoffmenge ist mol. Formel: n = m : M

    Die Stoffmengenkonzentration, auch als Molarität bezeichnet beschreibt die „Menge“ eines gelösten Stoffes in einer Lösung. Die Stoffmengenkonzentration, Symbol c, ist der Quotient aus der Stoffmenge n eines gelösten Stoffes und dem Volumen V der Lösung. Die Einheit der Stoffmengenkonzentration ist mol/l. Formel: c = n : V

    Die Molalität beschreibt die Stoffmenge eines Stoffes bezogen auf die Masse des Lösungsmittels. Die Molalität ist der Quotient der Stoffmenge des gelösten Stoffes in der Masse des Lösungsmittels. Die Einheit der Molalität ist mol/kg (Hinweis: die Molalität ist eine Temperatur- bzw. Druckabhängige Größe, sie ist nicht stoffspezifisch. Bei einer höheren Temperatur löst sich im Allgemeinen mehr Feststoff in einem Lösungsmittel).

    Berechnungsverfahren - der Dreisatz

    Bei den chemischen Größen wie der Stoffmengenkonzentration oder dem Massenverhältnis liegt eine direkte Proportionalität vor. Verdoppelt man beispielsweise die Masse eines Stoffes, so verdoppelt sich auch seine Stoffmenge (n = m : M). Liegt ein solcher mathematischer Zusammenhang vor, kann der Dreisatz angewandt werden.

    Allerdings ist das (am Anfang) nicht immer so einfach, wie es klingt. Dies liegt daran, dass man zwei Typen (mit unterschiedlichen Rechenoperationen) von Dreisätzen unterscheidet. Man unterscheidet den geraden (proportionalen) und den ungeraden (antiproportionalen) Dreisatz.

    Daher ist das Rechnen mit dem Dreisatz auch nicht immer ganz so einfach. Im ersten Schritt muss immer bestimmt werden, ob eine Proportionalität oder Antiproportionalität vorliegt.

  • Antiproportionalität: hierbei gilt: „je mehr, desto weniger“
  • Proportionalität: hierbei gilt „je mehr, desto mehr“

    • Wichtig: proportionale Berechnungen lassen sich nur mit einem geraden, einfachen bzw. proportionalen Dreisatz rechnen. Entscheidend ist daher auch zu wissen, nach welcher „Größe“ man sucht.

    Beim ungeraden, umgekehrten Dreisatz ist das Produkt der beiden Größen 1 und 2 eine Konstante. Beim geraden Dreisatz hingegen ist der Quotient der beiden Größen 1 (z. B. Masse) und 2 (Stoffmenge) gleich.

    Beispiel für einen einfachen, geraden Dreisatz

    Die Masse m1 beträgt 100 g, die zugehörige Stoffmenge n1 beträgt 5 mol. Welche Masse m2 entspricht einer Stoffmenge n2 von 10 mol?

    Im ersten Schritt bestimmen wir, was gesucht wird, nämlich die Masse mit der Stoffmenge 10 mol. Im zweiten Schritt notieren wir die beiden „Gleichungen“. Die unbekannte Größe wird mit „x“ gekennzeichnet.

  • 100 (g) = 5 (mol)
  • x = 10 (mol)

    • Nun dividieren wir beide Gleichungen, am besten so, dass „x“ im Zähler steht. Dabei werden jeweils die linken Seiten der Gleichungen voneinander dividiert und die beiden rechten Seiten.

    x : 100 g = 10 (mol) : 5 (mol)

    x = (10 : 5) 100 g = 200 g

    Beiweis, dass ein gerader Dreisatz vorliegt: m : n = 100 g : 5 mol = 20 g/mol = 200 g : 10 mol (der Quotient der beiden Größen 1 (Masse) und 2 (Stoffmenge) ist gleich)