stoffmenge, molare masse und molares volumen - Doc-herrmann.de

STOFFMENGE, MOLARE MASSE UND MOLARES VOLUMEN
Seit AVOGADRO ist es möglich, durch einfachen Volumenvergleich von Gasen ganz bestimmte
Teilchenzahlen zu einander ins Verhältnis zu setzen und natürlich auch miteinander reagieren zu lassen:
Satz des AVOGADRO:
Gleiche Gasvolumina enthalten unter gleichem Druck und gleicher Temperatur gleich viele
Teilchen (unabhängig von Art, Größe und Masse der Teilchen).
z. B. enthält 1 Liter Wasserstoffgas genau so viele Teilchen (Wasserstoffmoleküle, H 2 ) wie 1 Liter
Sauerstoffgas (Sauerstoffmoleküle, 0 2 ).
Das Massenverhältnis m(Wasserstoffatom) : m(Sauerstoffatom) läßt sich durch einfaches Wägen der
beiden Gasportionen und Dividieren der erhaltenen Ergebnisse durch den kleineren Massenwert
ermitteln:
m(1H) : m(10) = 1 : 16
Ein Sauerstoffatom ist also 16 mal so schwer wie ein Wasserstoffatom.
Da die Masse eines Wasserstoffatoms (leichtestes Element) als Atommasseneinheit (unit, u) dient * , wiegt
also ein H-Atom 1 u bzw. ein O-Atom 16 u.
(* später geändert)
1 u = 1,661 x 10 -24 g
Auf diesem Wege lassen sich prinzipiell die (relativen) Atommassen aller verdampfbaren Elemente
ermitteln, die im Periodensystem der Elemente aufgelistet sind.
Jedoch ist die allgemein gebräuchliche und auch im Laboralltag angewendete Masseneinheit nicht das
"unit" sondern das "Gramm":
Ersetzt man bei den Atommassenangaben das "unit" durch "Gramm", so erhält man von jedem Element
eine ganz charakteristische
Stoffmenge (n),
die der Chemiker als
1 mol
dieses Elements bezeichnet, die dazugehörige Masse wird als
Molare Masse (M)
bezeichnet und besitzt die Einheit Gramm pro Mol (g/mol).
M(S) = 32,0 g/mol
M(Cu) = 63,55 g/mol
...
1

Anzahl der Teilchen in der Stoffmenge 1 mol:
M(Cu) = N A (Cu) x m(Cu-Atom);
m(Cu-Atom) = 63,55 u
m(Cu-Atom) = 63,55 x (1,661 x 10 -24 g)
N A (Cu) = M(Cu)/m(Cu-Atom)
N A (Cu) =
N A =
AVOGADRO-ZAHL
Hat man von einem beliebigen Stoff die Stoffmenge 1 mol, so enthält diese immer N A Teilchen.
Der Stoffmenge 1 mol eines Elements (in atomarer Form) entspricht also immer die Atommasse dieses
Elements in "Gramm" (Molare Masse):
1 mol H-Atome wiegen 1 g (M = 1 g/mol) (1 H-Atom wiegt 1 u)
1 mol 0-Atome wiegen 16 g (M = 16 g/mol) (1 O-Atom wiegt 16 u)
1 mol Cu-Atome wiegen 63,5 g (M = 63,5 g/mol) usw.
Auch für Verbindungen kann die Molare Masse angegeben werden. Sie ergibt sich einfach durch
Addieren der Atommassen der Elemente, die in einer Verbindung enthalten sind,
z. B. M(C 6 H 12 0 6 )= 6 M(C) + 12 M(H) + 6 M(O)
= (6 x 12 + 12 x 1 + 6 x 16) g/mol
= 180 g/mol
Wenn nun in einer Chemischen Reaktion bestimmte Stoffmengen miteinander reagieren sollen, kann der
experimentelle Ansatz genau angegeben werden, z. B.
2Cu + S
Cu 2 S
bedeutet:
2 mol Cu-Atome reagieren mit 1 mol S-Atome zu 1 mol Cu 2 S-Einheiten
oder mit Hilfe der Molaren Masse:
2 x 63,5 g Cu reagieren mit 32,1 g Schwefel zu 159,1 g Kupfersulfid
Molares Volumen (V M )
Wenn gleiche Volumina verschiedener Gase unter gleichem Druck und gleicher Temperatur immer die
gleiche Anzahl von Teilchen enthalten (Gesetz des Avogadro), so besitzt die
Stoffmenge 1 mol aller Gase unter gleichen Bedingungen immer das gleiche Volumen, das so
genannte Molare Volumen (Konstante):
V M = 22,414 l/mol
Bedingungen: T = 273 K
p = 1013 mbar
22,414 l eines beliebigen Gases enthalten 1 mol Teilchen.
2

Rechnen mit der molaren Masse bzw. dem molaren Volumen
Symbole und Einheiten:
Größe
Symbol Einheit
Stoffmenge n mol
Masse (beliebig) m g
Atommasse m u
Molare Masse M g/mol
Volumen (beliebig) V l
Molares Volumen V M l/mol
Avogadrozahl N A mol -1
Stoffmengenkonzentration c mol/l
Zusammenhänge zwischen ...
Stoffmenge (n) und Molare Masse (M)
n(mol) = m / M
Stoffmenge (n) und Molarem Volumen (V M )
n(mol) = V / V M
Stoffmenge (n) und Konzentration (c)
c = n / V(Lösung)
3