Volumenprozent in Massen- und Molprozent umrechnen

Hallo allerseits,
wir haben von unserem Prof. die Aufgabe bekommen den Ethanolgehalt von 40%-igem Trinkbrandwein (Whisky) in Massen- und Molprozent anzugeben.
Nun bin ich als Maschinenbauer nicht grade bewandert mit diesem Thema.
Mein Ansatz:
roh(C2H5OH) = 0,8 g/cm^3
M(C2H5OH) = 46 g/mol
M(H2O) = 18 g/mol

M(gemisch)=0,4 x M(C2H5OH) + 0,6 x M(H2O) = 29,2 g/mol

ist der Massenanteil nun einfach w = M(C2H5OH) / M(gemisch) ?

Um das Ganze in Molprozent anzugeben habe ich bisweilen nur eine Formel:
c = ni / Vges

Schonmal Danke für jede Hilfe

Massenanteil:

Aus dem Volumen die Masse bestimmen (Volumen * Dichte)
Massen ins Verhältnis setzen.

Molprozent:

Du kennst: Volumen, Molare Masse und Dichte:

Volumen * Dichte = Masse
Masse / molare Masse = Stoffmenge

Das machst du für beide Substanzen und dann kannst du ja den prozentualen Anteil ausrechnen.

Ergänzung

Was du geschrieben hast, ci = ni / Vges sind die Stoffmengenkonzentrationen der einzelenen Substanzen. Nach Stoffmengenkonzentrationen ist aber nicht gefragt worden, so wie ich die Aufgabenstellung verstehe.

Aber die kannst du natürlich auch ausrechnen. Wenn du dann die Stoffmengen hast (s. Post oben) kannst du die jeweils noch in Konzentrationen umrechnen. Bei 1 L ändert sich der Zahlenwert natürlich nicht. Die Einheit ist dann aber nicht mehr mol (Stoffmenge) sondern mol / L (Konzentration)

Massenanteil:

Aus dem Volumen die Masse bestimmen (Volumen * Dichte)
Massen ins Verhältnis setzen.

Muss ich, um die Gesamtmasse zu bestimmen, die Gesamtdichte bestimmen?
Ich habe nun folgendes:

roh(gesamt) = 0,4 x roh(Ethanol) + 0,6 x roh(Wasser) = 0,92 g/cm^3
Damit dann…

V = 1l = 1cm^3
mges= 1cm^3 x 0,92 g/cm^3 = 0,92g

Wenn man die Massen nun ins Verhältnis setzt kommt für den Ethanolgehalt 0,66125 raus. Stimmmen die 66%?

Molprozent:

Du kennst: Volumen, Molare Masse und Dichte:

Volumen * Dichte = Masse
Masse / molare Masse = Stoffmenge

Heißt das für das Ethanol c = 0,92g / 46 g/mol ?

Schonmal besten Dank für deine Hilfe.

Ethanol ist leichter als Wasser und hat nur 40 vol%. Dann kann 66 massen% nicht stimmen. Um die gesamte Masse auszurechnen, kannst du entweder die einzelnen Volumina mal ihren Dichten nehmen und addieren, also V(Wasser)*Dichte(Wasser) + V(alk)*Dichte(alk), was am einfachsten ist, oder reschnest zunächst die Dichte des Gemisches aus und miultiplizierst diese dann mit dem Volumen. Hier ist die Rechung identisch, da wir von 1 L ausgehen. (Dann müsstest du 0,6 *1 kg/L + 0,4 * 0,8 kg/L rechnen. Dann hast du die Dichte des Gemsiches. Das dann mit dem Gesamtvolumen multiplizieren (1L) und du musst zum selben Ergebnis kommen, als wenn du es so machst wie oben.)

Die Rechnungen sehen ziemlich identisch aus (weil wir 1 L haben). In der oberen rechnen wir aber gleich die Einzelmassen aus und addieren die dann, im unteren sind die 0,6 und 0,4 nicht Liter, sondern der prozentuale Teil des Gesamtvolumens, man könnte also auch 60% und 40% daür schreiben. Aber wie gesagt, bei 1 L ist es von den Zahlenwerten her das selbe. Ich hoff man versteht, was ich meine - dann zum nächsten Absatz, wenn nicht, hier ein Beispiel zur Verdeutlichung: Wenn wir 2 L statt 1 L haben, ist die untere Rechnung immernoch mit 0,6 und 0,4 weil es die Volumenanteile am gesamten sind. Die gesamtdichte müssen wir dann mit 2 L multiplizieren. In der ersten Rechnung würden wir bei 2 L mit 1,2 L (H2O) und 0,8 L (alk) rechnen.

mges= 1cm^3 x 0,92 g/cm^3 = 0,92g

Da stimme ich zu. (in einem mL, nicht in 1 L)

Wenn man die Massen nun ins Verhältnis setzt kommt für den Ethanolgehalt
0,66125 raus. Stimmmen die 66%?

Das kann ich nicht nachvollziehen. Dazu wäre eine Rechnung hilfreich. Aber es kann wie gesagt nicht stimmen. Wenn ich schon weniger Volumen habe und dieses Volumen auch ncoh eine geringere Dichte hat, kann es ja nicht 2/3 der gesamten Masse ausmachen. Bei mir kommen ca. 35-Massen-% raus
(0,4 * 0,8) / (1 * 0,6 + 0,4 * 0,8) Also Masse alk / Gesamtmasse.

Heißt das für das Ethanol c = 0,92g / 46 g/mol ?

Das wäre ein Stoffmenge, c steht aber für eine Konzentration. Außerdem sind die 0,92 die Masse des Gemisches , die brauchst du dafür nicht. (Du willst ja die Stoffmenge oder Konzentration von Alkohol)

um n(Ethanol) zu bestimmen, also die Stoffmenge, rechnest du die Masse Ethanol (die sich aus 0,4 L * 0,8 kg/L ergibt) geteilt durch die Molare Masse (46 g / mol). Pass mit den Einheiten auf, wie du siehst, rechne ich mit L, du mit 1 mL (musst du entsprechend umrechnen. Hab zu spät gesehen, dass es offenbar um 1 mL geht).

Dann rechnest du n (H2O) aus und teilst n(Ethanol) / (n(H2O)+n(Ethanol)), also Stoffmenge Ethanol durch Summe der Stoffmengen.

c(Ethanol) ist dann n(Ethanol) / V (da nehm ich hier ja immer 1 L)

mit Wasser geht es entsprechend,halt mit den anderen Werten. Aber ich glaube, c war in der Aufgabe nicht gefragt.

Ich hoffe, ich konnte es einigermaßen verständlich erklären.

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Es war nur nach der Angabe in Mol-% gefragt, aber die Aufgabenstellung sah 1L vor. Damit sollte die Stoffmenge auch das richtige Ergebnis liefern. Vielen Dank für deine tolle Hilfe.
Das gibt mal sowas von ein Sternchen!

Hallo henry2711: Im Handbook of Chemistry and Physics, 53rd Ed., 1972-1973, CRC-Press, page D-189 findest Du eine Tabelle für Ethanol/Wasser
von 0,5-100 Gew.% Ethanol. Für 40 Gew.% Ethanol, Dichte 20/20°C: 0,9369 gr./cm3, 374,1 gr. Ethanol/Liter, 8,120 g-mol Ethanol/Liter, 561,1 gr H2O/Liter. Das erleichtert in Zukunft den Schrecken solcher Rechnungen. Zumindest ist eine Kontrolle der Rechnung möglich. Gruss. Paul