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Mol
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| Einheit | |
|---|---|
| Norm | SI-Einheitensystem |
| Name | Mol |
| Einheitenzeichen | Parser-Fehler (Das temporäre Verzeichnis für mathematische Formeln kann nicht angelegt oder beschrieben werden.): \mathrm{mol} |
| Dimension | Eins |
| Beschriebene Größe(n) | Stoffmenge |
| Formelzeichen der beschriebenen Größe(n) | Parser-Fehler (Das temporäre Verzeichnis für mathematische Formeln kann nicht angelegt oder beschrieben werden.): \mathit{n} |
| In SI-Einheiten | SI-Basiseinheit |
| Benannt nach | Molekül |
| Dieses Dokument entstammt in seiner ersten oder einer späteren Version der deutschsprachigen Wikipedia. Es ist dort zu finden unter dem Stichwort Mol, die Liste der bisherigen Autoren befindet sich in der Versionsliste; die Originalfassung kann dort auch bearbeitet werden. Alle Texte der Wikipedia und ihre Derivate stehen unter der GNU-Lizenz für freie Dokumentation. |
Das Mol ist die SI-Basiseinheit der Stoffmenge (Einheitenzeichen: mol). Wichtig ist das Mol für Mengenangaben bei chemischen Reaktionen.
Inhaltsverzeichnis |
Definition
Ein Mol ist die Stoffmenge eines Systems, das aus ebensoviel Einzelteilchen (Atome, Moleküle, Ionen, Elektronen, Äquivalentteilchen, ...) besteht, wie Atome in 12 Gramm des Kohlenstoff-Nuklids 12C enthalten sind. Bei Verwendung des Mol müssen die Teilchen genau spezifiziert sein. Im SI stellt die Stoffmenge eine eigene Basisgröße dar, und das Mol eine Basiseinheit. Ein Mol bedeutet eine bestimmte Anzahl von Teilchen. Beispielsweise kann die Stoffmenge von ungefähr 2 mol Wasserstoff-Atomen als 2 mol H-Teilchen, aber auch als 1 mol H2-Teilchen betrachtet werden.
Folgende Zahlenwerte sind identisch: Der Zahlenwert der Masse eines Teilchens in der atomaren Masseneinheit u - den nannte man in der Chemie früher relative Atommasse oder „Atomgewicht“ - und der Zahlenwert der Masse von 1 mol dieses Teilchens in Gramm (Beispiel dazu siehe unten: Die Molare Masse).
Die Teilchenzahl pro Mol (Avogadro-Zahl/Loschmidt-Zahl) beträgt:
- Parser-Fehler (Das temporäre Verzeichnis für mathematische Formeln kann nicht angelegt oder beschrieben werden.): N_{\rm A} = 6{,}022\;141\;79\;(30) \cdot 10^{23}\ \mathrm{mol}^{-1}
[1]
Ein Mol eines Stoffes enthält also ca. 602 Trilliarden Teilchen.
Historisches
Früher wurde das Mol als Masseneinheit betrachtet; so heißt es in DIN 1310 „Gehalt von Lösungen“ vom April 1927: „Als Masseneinheiten dienen ... das Mol, d. h. soviel Gramm des Stoffes, wie sein Molekulargewicht angibt...“
Molares Volumen
Das molare Volumen eines Stoffes ist eine stoffspezifische Eigenschaft, die angibt, welches Volumen ein Mol eines Stoffes ausfüllt.
Für ideale Gase gilt, dass ein Mol bei Normalbedingungen (273,15 K, 101325 Pa) ein Volumen von 22,4 Litern einnimmt. Diese Volumen werden oft als molares Volumen bezeichnet. Für reale Gase, Feststoffe und Flüssigkeiten ist das molare Volumen hingegen stoffabhängig.
Molare Masse
Die molare Masse M ist der Quotient aus Masse und Stoffmenge eines Stoffes. In der Einheit g/mol besitzt sie denselben Zahlenwert wie die Atommasse, also die Masse eines Atomes, in u (atomare Masseneinheit). Ihre Bedeutung ist äquivalent zum früheren „Atomgewicht“ in der Chemie.
Berechnung
Zur Berechnung wird folgende Formel verwendet: Parser-Fehler (Das temporäre Verzeichnis für mathematische Formeln kann nicht angelegt oder beschrieben werden.): n=\frac{m}{M}
Dabei bezeichnet Parser-Fehler (Das temporäre Verzeichnis für mathematische Formeln kann nicht angelegt oder beschrieben werden.): n
die Stoffmenge, Parser-Fehler (Das temporäre Verzeichnis für mathematische Formeln kann nicht angelegt oder beschrieben werden.): m die Masse und Parser-Fehler (Das temporäre Verzeichnis für mathematische Formeln kann nicht angelegt oder beschrieben werden.): M die molare Masse. Parser-Fehler (Das temporäre Verzeichnis für mathematische Formeln kann nicht angelegt oder beschrieben werden.): M kann für chemische Elemente Tabellenwerken entnommen und für chemische Verbindungen bekannter Zusammensetzung aus solchen Werten errechnet werden.
Die atomare Masse, die für jedes chemische Element in Tabellen angegeben wird, bezieht sich dabei auf das natürliche Isotopengemisch. So ist zum Beispiel als Atommasse für Kohlenstoff 12,011 u angegeben. Dieser Wert ist zum Beispiel für in 13C angereichertes Material nicht anzuwenden. Während bei stabilen Elementen die Abweichungen vom natürlichen Isotopenverhältnis in der Natur relativ gering sind, kann insbesondere bei radioaktiven Elementen das Isotopengemisch teilweise stark von der Herkunft und dem Alter des Materials abhängen.
Verwendung der Einheit Mol bei Konzentrationsangaben
Die Einheit Mol findet häufig Verwendung in zusammengesetzten Einheiten zur Angabe von Konzentrationen (Lösungen, Säuregehalt von Lösungen usw.). Eine der häufigsten Verwendungen ist die x-molare Lösung (das x steht darin für eine beliebige rationale positive Zahl). Die Bedeutung ist
- Beispiel:
- Eine 2,5-molare A-Lösung enthält 2,5 Mol des gelösten Stoffes A in 1 Liter der Lösung.
- Siehe hierzu auch: Molarität
Beispiele
- 1 Atom Helium wiegt ungefähr 4 u (ein Helium-Atom hat 2 Protonen und 2 Neutronen, die Elektronen können wegen ihrer sehr geringen Masse vernachlässigt werden)
- 1 mol Helium wiegt also etwa 4 g und enthält ungefähr 6,022 × 1023 Helium-Atome (Avogadrosche Zahl).
Herstellung von Lithiumhydroxid
- Parser-Fehler (Das temporäre Verzeichnis für mathematische Formeln kann nicht angelegt oder beschrieben werden.): \mathrm{2 \, Li + 2 \, H_2O \rightarrow 1 \, H_2 + 2 \, LiOH}
Bei der Bildung von LiOH werden also pro zwei Lithiumatomen zwei Wassermoleküle verbraucht. Weil in jedem Mol von jeder Substanz gleich viele Teilchen vorhanden sind (siehe oben), braucht man 2 mol Lithium und 2 mol Wasser oder eine beliebige andere Stoffmenge im 2:2-Verhältnis.
- 2-mal 6,94 g Lithium und 2-mal 18 g Wasser reagieren also zu 1-mal 2 g Wasserstoff und 2-mal 23,94 g Lithiumhydroxid
Anwendungsbeispiel
- 1 mol eines Stoffes enthält ungefähr 6,022 · 1023 Teilchen.
- Das Volumen von 1 mol eines idealen Gases unter Normalbedingungen beträgt etwa 22,4 Liter.
- Ein Wassermolekül Parser-Fehler (Das temporäre Verzeichnis für mathematische Formeln kann nicht angelegt oder beschrieben werden.): H_{2}O
besteht aus 1 Sauerstoffatom + 2 Wasserstoffatomen.
- Das Sauerstoffatom besitzt 16 Nukleonen (Kernteilchen, also Neutronen und Protonen), Wasserstoff 1 Kernteilchen
- Ein Wassermolekül enthält demnach 18 Nukleonen.
- Die Masse eines Kernteilchens ist ungefähr 1,6605 · 10-24 Gramm.
- 1 Wassermolekül hat somit die Masse 18 · 1,6605 · 10-24 g
- Die Masse von 1 mol Wasser ist 6,022 · 1023 · Masse eines Wassermoleküls
- Die Masse von 1 mol Wasser ist somit 6,022 · 1023 · 18 · 1,6605*10-24 g = 18 g
Präfixe
| Name | Yotta | Zetta | Exa | Peta | Tera | Giga | Mega | Kilo | Hekto | Deka |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Symbol | Y | Z | E | P | T | G | M | k | h | da |
| Faktor | 1024 | 1021 | 1018 | 1015 | 1012 | 109 | 106 | 103 | 102 | 101 |
| Name | Dezi | Zenti | Milli | Mikro | Nano | Piko | Femto | Atto | Zepto | Yokto |
| Symbol | d | c | m | µ | n | p | f | a | z | y |
| Faktor | 10−1 | 10−2 | 10−3 | 10−6 | 10−9 | 10−12 | 10−15 | 10−18 | 10−21 | 10−24 |
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Literatur
- ↑ CODATA (2006): Avogadro constant, NIST.
Siehe auch
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