Mol

Einheit
Norm	SI-Einheit
Name	Mol
Größe	Stoffmenge
Einheitenzeichen	mol
Formelzeichen	n

Das Mol ist die SI-Basiseinheit der Stoffmenge n (Einheitenzeichen: mol). Wichtig ist das mol für Mengenangaben bei chemischen Reaktionen.

Definition

Ein Mol ist die Stoffmenge eines Systems, das aus ebensoviel Einzelteilchen (Atome, Moleküle, Ionen, Elektronen...) 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.

Folgende Zahlenwerte sind identisch: Der Zahlenwert der Masse eines Teilchens in u - den nannte man in der Chemie früher relative Atommasse - oder "Atomgewicht" - und der Zahlenwert der Masse von 1 mol dieses Teilchens in g. (Beispiel dazu siehe unten: Molare Masse)

Die Teilchenzahl pro Mol (Avogadro-Zahl/Loschmidt-Zahl) beträgt: N_A = 6,0221415 × 10²³ mol^-1. Das "Mol" steht also für eine große Anzahl Teilchen, es ist eine Mengenangabe.

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 Standardbedingungen (0 °C) ein Volumen von 22,4 Litern einnimmt. Dieses Volumen wird als molares Volumen bezeichnet. Für reale Gase, Feststoffe und Flüssigkeiten ist das molare Volumen hingegen stoffabhängig.

Die molare Masse

Die molare Masse M gibt die Masse in Gramm von einem Mol eines Stoffes an. Ihre Bedeutung ist äquivalent zum früheren "Atomgewicht" in der Chemie. Sie besitzt den gleichen Zahlenwert wie die Atommasse, hat jedoch 1 g/mol anstatt 1 u als Einheit.

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

\mathrm {2Li+2H_{2}O\rightarrow 1H_{2}+2LiOH}

Bei der Bildung von LiOH werden also pro zwei Lithiumatome zwei Wassermoleküle verbraucht. Weil in jedem mol von jeder Substanz gleich viele Teilchen vorhanden sind (siehe oben), dann braucht der Chemiker 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

Historisches

Früher wurde das Mol als Masseneinheit betrachtet; so heißt es in DIN 1310 "Gehalt von Lösungen" vom April 1926: "Als Masseneinheiten dienen ... das Mol, d. h. soviel Gramm des Stoffes, wie sein Molekulargewicht angibt ..."

Berechnung

Zur Berechnung wird folgende Formel verwendet: $n={\frac {m}{M}}$

Dabei bezeichnet $n$ die Stoffmenge, $m$ die Masse und $M$ die molare Masse. Für chemische Elemente kann $M$ Tabellenwerken entnommen und für chemische Verbindungen bekannter Zusammensetzung aus solchen Werten errechnet werden.

Zusammenfassung

Fakten

1 mol = 6,022 * 10²³ Teilchen eines Stoffes.
Volumen von 1 mol = 22,4 Liter

Bsp:

Ein Wassermolekül $H_{2}O$ besteht aus 1 Sauerstoffatom + 2 Wasserstoffatomen.
Sauerstoff besitzt 16 Kernteilchen (Neutronen und Protonen), Wasserstoff 1 Kernteilchen
Die Masse eines Kerteilchen ist definiert mit ungefähr 1,665*10^-24 Gramm
1 Wassermolekül = (16 Kernteilchen + 2 * 1 Kernteilchen) * 1,665*10^-24 g
1 mol Wasser = 6,022 * 10²³ Teilchen * Masse eines Wassermoleküls

1 mol Wasser = 6,022 * 10²³ * (16 + 2 * 1) * 1,665*10^-24 g = 18 g

Siehe auch

Vorlage:SI-Basiseinheit