Was ist Konzentration?
Konzentration misst, wie viel eines gelösten Stoffs (der aufgelösten Substanz) in einem bestimmten Volumen der Lösung vorhanden ist. Eine konzentrierte Lösung enthält viel gelösten Stoff; eine verdünnte Lösung enthält sehr wenig.
Einheiten und Formel
Konzentration wird oft in Gramm pro Kubikdezimeter (g/dm³) oder Mol pro Kubikdezimeter (mol/dm³) angegeben:
Hinweis: 1 dm³ = 1 Liter = 1000 cm³
Beispiel: 4 g Salz in 0,5 dm³ Wasser gelöst.
Konzentriert vs. Verdünnt
- Konzentriert: hohes Verhältnis von gelöstem Stoff zu Lösungsmittel — starker Geschmack, starke Reaktion, mehr Farbe
- Verdünnt: niedriges Verhältnis — schwächere Eigenschaften
Mehr Lösungsmittel (Wasser) hinzufügen verdünnt eine Lösung. Die Menge des gelösten Stoffs bleibt gleich, aber die Konzentration sinkt.
Verdünnungsberechnungen
Wenn eine Lösung verdünnt wird:
wobei C = Konzentration und V = Volumen.
Beispiel: 50 cm³ einer 2 mol/dm³-Säure wird auf 200 cm³ verdünnt. Wie ist die neue Konzentration?
Wenn man konzentrierte Säuren im Labor verdünnt, muss man immer die Säure ins Wasser geben — niemals Wasser zur Säure. Das Zugeben von Wasser zu konzentrierter Säure erzeugt intensive Wärme und kann gefährliches Spritzen verursachen.
Konzentration und Reaktionsrate
Eine höhere Konzentration bedeutet mehr Teilchen pro Volumeneinheit, sodass Kollisionen zwischen Reaktantenteilchen häufiger sind → Reaktionen laufen schneller ab. Deshalb reagiert eine 2 mol/dm³-Säure schneller als eine 0,5 mol/dm³-Säure mit demselben Metall.
Praxisbezug: Arzneimitteldosierung — Konzentration im Blutkreislauf
Wenn ein Arzt ein Medikament verschreibt, wird die Dosis anhand der Konzentration im Blutkreislauf berechnet. Ist die Konzentration zu niedrig, hat das Medikament keine Wirkung; ist sie zu hoch, wird es giftig. Arzneimittel werden in Milligramm pro Kilogramm Körpergewicht gegeben, weil größere Menschen mehr Blutvolumen (mehr Lösungsmittel) haben, das das Medikament stärker verdünnt. Chemotherapeutika haben extrem enge therapeutische Fenster — eine kleine Konzentrationserhöhung kann gesunde Zellen abtöten. Die richtige Konzentration zu treffen ist buchstäblich eine Frage von Leben und Tod.
Praxisbezug: Nitratwerte im Trinkwasser sind gesetzlich geregelt
Düngemittel enthalten Nitrate, die sich im Regenwasser lösen und ins Grundwasser gelangen. Bei hohen Konzentrationen (über 50 mg/dm³) sind Nitrate im Trinkwasser gefährlich, besonders für Säuglinge — sie können das Blausucht-Syndrom verursachen. Die EU und die WHO legen Höchstkonzentrationen von Nitrat in Leitungswasser fest. Wasserunternehmen messen und überwachen die Nitratkonzentration kontinuierlich und wenden Aufbereitungsmaßnahmen an, um überschüssige Nitrate zu entfernen. Die Konzentrationsüberwachung schützt die öffentliche Gesundheit.
Praxisbezug: Fruchtsaftkonzentrat — konzentriert zum Verdünnen
Fruchtsaftkonzentrat wird konzentriert verkauft — typischerweise 1:4 bis 1:10 mit Wasser verdünnen. Die konzentrierte Form ist billiger zu transportieren (weniger Wassergewicht) und hat eine längere Haltbarkeit (höhere Zucker- und Säurekonzentrationen hemmen das Wachstum von Mikroorganismen). Mit C₁V₁ = C₂V₂: Wenn man 50 cm³ eines 10-fachen Konzentrats auf 500 cm³ verdünnt, beträgt die Endkonzentration (10 × 50) ÷ 500 = 1 — genau richtig. Diese Verdünnungsberechnung ist dieselbe Chemie wie das Verdünnen von Säuren im Schullabor.
Wo begegnet dir das im Alltag? Medikamentendosierung nach Körpergewicht (Konzentration im Blutkreislauf), Nitrathöchstwerte im Trinkwasser (in mg/dm³ geregelt), Fruchtsaftkonzentrat konzentriert kaufen und dann verdünnen, Espresso vs. Filterkaffee (verschiedene Konzentrationen derselben gelösten Verbindungen) — Konzentration ist die wichtigste Variable in Medizin, Lebensmittelwissenschaft und Wasserqualität.
Übungsaufgaben
5 g Zucker werden in 0,25 dm³ Wasser gelöst. Berechne die Konzentration der Lösung in g/dm³.