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FormelumsatzZoomA-Z

Fachgebiet - Allgemeine Chemie

(Abkürzung FU). Man unterscheidet zwischen dem elementaren und dem molaren Formelumsatz. Unter einem elementaren Formelumsatz versteht man den vollständigen Umsatz gemäß einer chemischen Reaktionsgleichung (im Gegensatz zu einem beispielweise 80 prozentigen Umsatz). Bei einem elementaren Formelumsatz nach Gleichung (1) reagieren also zwei Moleküle Wasserstoff mit einem Molekül Sauerstoff zu zwei Molekülen Wasser.

H2+O2H2O

In einigen Lehrbüchern ist in der Definition des Formelumsatzes außerdem enthalten, dass als stöchiometrische Koeffizienten kleinstmögliche ganzzahlige Werte gewählt werden müssen.

Der elementare Formelumsatz lässt sich in den molaren Formelumsatz überführen, indem man die stöchiometrischen Koeffizienten einer Reaktionsgleichung mit der Avogadro-Konstanten multipliziert.

Der Begriff molarer Formelumsatz sagt aus, dass alle in einer chemischen Reaktionsgleichung angegebenen Edukte in den Mengen von genau einem Mol multipliziert mit den jeweils angegebenen stöchiometrischen Koeffizienten zu 100 Prozent reagiert haben. Anders ausgedrückt: Der Verlauf einer chemischen Reaktion kann mit der Umsatzvariable ξ beschrieben werden. ξ=1 entspricht einem molaren Formelumsatz.

Insbesondere physikalisch-chemische Größen, die von der Menge der reagierenden Stoffe abhängen - etwa die Reaktionsenthalpie -, werden häufig auf den molaren Formelumsatz bezogen, weil sie damit klar definiert und leicht vergleichbar sind. Wichtig ist es bei solchen Größen, immer die Reaktionen anzugeben, auf die sie sich beziehen. Denn selbst wenn stets ein (molarer) Formelumsatz angenommen wird, ändern sich die Größen je nach Wahl der stöchiometrischen Koeffizienten in einer Reaktionsgleichung. Dies wird am Beispiel von Standardreaktionsenthalpien der Knallgasreaktion deutlich:

H2+O2H2OΔrH°=-571,6 kJmol-1H2+12O2H2OΔrH°=-285,8 kJmol-1

Auch einige differenzielle Größen sind auf einen Formelumsatz bzw. die stöchiometrischen Koeffizienten in der Reaktionsgleichung bezogen. So ist die Reaktionsgeschwindigkeit der Knallgasreaktion - wie sie in der oberen Reaktionsgleichung formuliert ist - halb so groß wie die zur unteren Reaktionsgleichung gehörige.