Prozent ist nicht gleich Prozent: Konzentrationsangaben bei Lösungen verstehen
Sie vergleichen zwei Lösungen. Beide tragen die Angabe „10 %“. Enthalten sie deshalb gleich viel von der genannten Substanz? Das lässt sich erst beantworten, wenn klar ist, worauf sich die Prozentzahl bezieht.
Bei Konzentrationsangaben können Masse, Volumen oder Stoffmenge die Grundlage bilden. Wer diese Größen verwechselt, vergleicht Produkte falsch oder berechnet einen Ansatz mit der falschen Ausgangsbasis. Mit einigen einfachen Beispielen lassen sich die wichtigsten Angaben auseinanderhalten.
Inhaltsverzeichnis
Warum eine Prozentzahl allein nicht ausreicht
Eine Prozentangabe beschreibt ein Verhältnis. Bei Lösungen muss deshalb klar sein, welche Größe des gelösten Stoffes auf welche Größe der gesamten Lösung bezogen wird.
Die drei folgenden Schreibweisen begegnen Ihnen häufig:
| Angabe | Bedeutung | Beispiel |
|---|---|---|
| 10 % m/m, auch w/w | 10 g Stoff je 100 g Lösung | Bezug auf die Gesamtmasse |
| 10 % V/V, auch v/v | In der üblichen Ansatzangabe: 10 ml flüssiger Ausgangsstoff je 100 ml fertiger Lösung | Bezug auf das Endvolumen |
| 10 % m/V, auch w/v | 10 g Stoff je 100 ml Lösung | Masse bezogen auf das Endvolumen |
Die Buchstaben sind entscheidend. Steht auf einer Produktseite lediglich „10 %“, prüfen Sie die Beschreibung und Spezifikation. Fehlt dort die Bezugsbasis, sollte sie vor einer Berechnung geklärt werden.
Was bedeutet Prozent m/m?
m/m steht für Masse pro Masse. Die Masse des betrachteten Stoffes wird auf die Gesamtmasse der Lösung bezogen.
Die Rechnung lautet:
Massenprozent = Masse des Stoffes ÷ Masse der Lösung × 100
Ein theoretisches Beispiel mit ideal reinem Natriumchlorid und Wasser:
- 10 g Natriumchlorid
- 90 g Wasser
- 100 g fertige Lösung
Der Massenanteil an Natriumchlorid beträgt damit 10 % m/m.
Ein häufiger Fehler ist, 10 g Salz zu 100 g Wasser zu rechnen und das Ergebnis ebenfalls als zehnprozentig zu bezeichnen. Die Gesamtmasse beträgt dann 110 g:
10 ÷ 110 × 100 ≈ 9,09 % m/m
Der Nenner ist die Masse der gesamten Lösung, nicht nur die Masse des Lösungsmittels.
Die Beispiele setzen voraus, dass sich der Stoff vollständig löst und keine Verluste auftreten.
Was bedeutet Prozent V/V?
Die Schreibweise V/V beziehungsweise v/v wird bei flüssigen Komponenten verwendet. In üblichen Ansatzvorschriften bedeutet beispielsweise 10 % V/V, dass 10 ml des flüssigen Ausgangsstoffs auf ein Endvolumen von 100 ml Lösung bezogen werden.
Dabei ist das Endvolumen nach dem Mischen entscheidend. Die Volumina einzelner Flüssigkeiten lassen sich nicht immer einfach addieren. Beim Mischen von Ethanol und Wasser kann beispielsweise eine Volumenkontraktion auftreten.
Deshalb sind diese beiden Aussagen nicht gleichbedeutend:
- „10 ml Ausgangsstoff und 90 ml Lösungsmittel mischen“
- „10 ml Ausgangsstoff auf 100 ml Endvolumen ergänzen“
Für genaue Arbeiten müssen außerdem die Bezugstemperatur und die Definition der jeweiligen Methode berücksichtigt werden. Volumenangaben sind temperaturabhängig.
Lesen Sie eine Angabe wie V/V immer zusammen mit der zugehörigen Spezifikation oder Ansatzvorschrift.
Was bedeutet Prozent m/V?
m/V beschreibt Gramm eines Stoffes pro 100 ml fertiger Lösung. Im englischsprachigen Kontext steht dafür häufig w/v.
Eine Lösung mit 5 % m/V enthält somit:
- 5 g Stoff in 100 ml Lösung,
- 12,5 g Stoff in 250 ml Lösung,
- 50 g Stoff in 1 l Lösung.
Hier wird also eine Masse auf ein Volumen bezogen. Anders als bei m/m handelt es sich nicht um einen Massenanteil.
Auch bei dieser Angabe ist eine Formulierung besonders wichtig: „in 100 ml Lösung“ bedeutet nicht „zusätzlich zu 100 ml Wasser“.
Die Zahlen beschreiben die Zusammensetzung. Wie eine konkrete Chemikalie sicher gelöst oder verdünnt wird, richtet sich nach der Arbeitsvorschrift und dem Sicherheitsdatenblatt.
Wie unterscheiden sich g/l und mol/l?
g/l: Masse je Liter Lösung
Die Einheit g/l bezeichnet die Massenkonzentration. Sie gibt an, wie viele Gramm eines Stoffes in einem Liter Lösung enthalten sind.
Die Umrechnung von m/V-Prozent ist direkt möglich:
1 % m/V = 1 g pro 100 ml = 10 g/l
Daraus folgt beispielsweise:
5 % m/V = 50 g/l
Diese Umrechnung gilt nicht unverändert für Prozent m/m. Dafür ist zusätzlich die Dichte der Lösung erforderlich.
mol/l: Stoffmenge je Liter Lösung
Die Einheit mol/l bezeichnet die Stoffmengenkonzentration. Sie gibt an, wie viele Mol des betrachteten Stoffes in einem Liter Lösung enthalten sind.
Um zwischen g/l und mol/l umzurechnen, benötigen Sie die molare Masse:
Stoffmengenkonzentration in mol/l = Massenkonzentration in g/l ÷ molare Masse in g/mol
Ein Rechenbeispiel für Natriumchlorid mit einer molaren Masse von rund 58,44 g/mol:
5,844 g/l ÷ 58,44 g/mol = 0,100 mol/l
Wenn Sie eine Lösung aus einem Feststoff berechnen, müssen dessen genaue Zusammensetzung und Gehalt berücksichtigt werden. Bei einem Hydrat gehört das Kristallwasser zur molaren Masse der eingewogenen Verbindung.
Wann braucht man die Dichte?
Die Dichte verbindet Masse und Volumen:
Masse = Dichte × Volumen
Sie wird beispielsweise benötigt, wenn eine Konzentration in % m/m angegeben ist, Sie aber wissen möchten, wie viele Gramm des Stoffes ein bestimmtes Volumen der Lösung enthält.
Ein hypothetisches Beispiel:
- Massenanteil des Stoffes: 10 % m/m
- Dichte der Lösung: 1,10 g/ml bei der angegebenen Temperatur
- Betrachtetes Volumen: 100 ml
Zunächst berechnen Sie die Masse der Lösung:
100 ml × 1,10 g/ml = 110 g Lösung
Davon sind 10 % der betrachtete Stoff:
110 g × 0,10 = 11 g
Diese Lösung enthält also 11 g pro 100 ml. Das entspricht 11 % m/V beziehungsweise 110 g/l.
Das Beispiel zeigt: 10 % m/m und 10 % m/V sind nicht grundsätzlich gleich.
Verwenden Sie bei solchen Rechnungen die Dichte der konkreten Lösung in der passenden Konzentration und bei der passenden Temperatur. Die Dichte von Wasser oder des reinen gelösten Stoffes ist dafür kein allgemeiner Ersatz.
Welche Rechnung passt zur Verdünnung?
Bei einer Verdünnung bleibt die Menge des betrachteten Stoffes erhalten, sofern keine Reaktion oder kein Verlust auftritt. Die passende Rechnung hängt davon ab, wie die Konzentration angegeben ist.
Volumenbezogene Konzentrationen
Für Stoffmengenkonzentrationen wie mol/l oder Massenkonzentrationen wie g/l kann bei unverändertem gelöstem Stoff folgende Beziehung verwendet werden:
c₁ × V₁ = c₂ × V₂
Dabei stehen:
- c₁ für die Ausgangskonzentration,
- V₁ für das benötigte Volumen der Ausgangslösung,
- c₂ für die Zielkonzentration,
- V₂ für das Endvolumen.
Rechnerisches Beispiel:
Aus einer Lösung mit 1,0 mol/l sollen 250 ml mit 0,20 mol/l entstehen.
V₁ = 0,20 × 250 ÷ 1,0 = 50 ml
Benötigt werden rechnerisch 50 ml Ausgangslösung, die nach der geeigneten Arbeitsvorschrift auf 250 ml Endvolumen gebracht werden. Die Rechnung legt nicht fest, dass genau 200 ml Lösungsmittel hinzugegeben werden müssen.
Massenbezogene Konzentrationen
Für Massenanteile verwenden Sie entsprechend eine Massenbilanz:
w₁ × m₁ = w₂ × m₂
Ein theoretischer Ansatz von 100 g Lösung mit 5 % m/m aus einer Ausgangslösung mit 20 % m/m ergibt:
m₁ = 0,05 × 100 ÷ 0,20 = 25 g
Die 25 g Ausgangslösung enthalten 5 g des betrachteten Stoffes. Unter den genannten Annahmen ergeben weitere 75 g reines Lösungsmittel eine Gesamtmasse von 100 g.
Setzen Sie Massenprozent nicht ohne Umrechnung in eine volumenbezogene Verdünnungsrechnung ein. Eine korrekte Stoffbilanz ersetzt außerdem keine sichere Mischanweisung für das jeweilige Produkt.
Worauf Sie beim Kauf achten sollten
Bevor Sie zwei Produkte vergleichen oder eine Lösung für einen Ansatz auswählen, prüfen Sie:
- Welcher Stoff ist gemeint? Die vollständige chemische Bezeichnung muss zu Ihrem Verfahren passen.
- Worauf bezieht sich die Konzentration? Achten Sie auf m/m, V/V, m/V, g/l oder mol/l.
- Welches Lösungsmittel ist enthalten? Dieselbe Konzentration in unterschiedlichen Lösungsmitteln bedeutet keine automatische Austauschbarkeit.
- Welche weiteren Angaben werden benötigt? Je nach Berechnung sind beispielsweise Dichte, Bezugstemperatur oder molare Masse erforderlich.
- Welche Qualität ist dokumentiert? Die Konzentration allein bestätigt weder eine bestimmte Reinheitsklasse noch die Eignung für jede Anwendung.
Bei der Auswahl aus dem Sortiment der Marke Biolaboratorium lohnt sich deshalb der Blick auf die vollständigen Produktangaben.
Für Feststoffe gilt zusätzlich: Eine Reinheitsangabe wie „99,5 %“ beschreibt den Ausgangsstoff. Sie ist nicht die Konzentration einer später daraus hergestellten Lösung.
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Produkte ansehenHäufige Fragen zu Konzentrationsangaben
Sind 10 % immer 10 g pro 100 ml?
Nein. Das gilt für 10 % m/V. Bei 10 % m/m sind 10 g pro 100 g Lösung gemeint.
Sind 1 % und 10 g/l dasselbe?
Nur wenn sich die Prozentangabe auf m/V bezieht. Für m/m benötigen Sie zur Umrechnung die Dichte der Lösung.
Kann ich Gramm und Milliliter gleichsetzen?
Nicht allgemein. Masse und Volumen hängen über die Dichte zusammen. Die Näherung 1 g ≈ 1 ml ist für beliebige chemische Lösungen ungeeignet.
Bedeutet „auf 100 ml auffüllen“, dass ich 100 ml Wasser hinzugebe?
Nein. Gemeint ist ein Endvolumen der gesamten Lösung von 100 ml.
Was mache ich, wenn nur eine Prozentzahl angegeben ist?
Prüfen Sie die Produktbeschreibung und Spezifikation. Ist die Bezugsbasis nicht eindeutig, fragen Sie vor der Verwendung nach. Für eine genaue Rechnung reicht die Prozentzahl allein nicht aus.
