1.3. Die Stoffmenge „n“
Atome
sind so klein, dass in einem Gramm Kohlenstoff über 50 000 000
000 000 000 000 000
(über 50 Trilliarden) Atome enthalten
sind. Wenn man genau nachzählt, so findet man in
12 g
Kohlenstoff 602 200 000 000 000 000 000 000
Atomteilchen.
Da es sehr umständlich ist solche großen
Zahlen anzuschreiben, nimmt man besser
die
mathematische Abkürzung 6,022 x 1023 , oder,
noch eleganter, die chemische Formulierung 1 mol.
Das
„Mol“ ist eine Stoffmenge, die eine bestimmte
Teilchenzahl beschreibt, ähnlich wie bei dem Begriff
das
„Dutzend“, welches 12 Teilchen bedeutet.
Die
Stoffmenge wird mit dem Kleinbuchstaben „n“
beschrieben, die Teilchenzahl (Atom- und Molekülzahl)
mit
dem Großbuchstaben „N“.
Die
Zahl der Teilchen in 12 g Kohlenstoff, nämlich 6,022 x 1023
, heißt Loschmidtsche Zahl
oder
Avogadro-Konstante, dargestellt durch die Symbole „NL“
oder „NA“.
Für Berechnungen sind folgende Formelschreibweisen üblich:
![]()
![]()
Aufgabe:
Wie lange würde die gesamte Weltbevölkerung brauchen, um 1
mol Zwetschgenknödel zu verzehren?
Lösung:
Zwecks
leichterer Berechnung nehmen wir an, dass jeder Mensch in jeder
Sekunde einen
Zwetschgenknödel essen könnte (und
sich sonst mit gar nichts anderem mehr beschäftigen würde
und
beliebig lang leben könnte).
1 Jahr = 3,16
x![]()
Ein
Mensch könnte also im Jahr 31 600 000 Knödel essen.
Die
Menschheit umfasst etwa 6 Milliarden Individuen. Pro Jahr könnten
ca. 1,9 x
Knödel
gegessen
werden.
Dividiert man die Loschmidtsche Zahl durch diese erhaltene
Zahl, ergibt sich eine Gesamtesszeit von
über 3
Millionen Jahre.
Die gesamte Weltbevölkerung von 6 Milliarden
Menschen müsste also 3 Millionen Jahre lang nichts anderes tun,
als Tag und Nacht jede Sekunde einen Zwetschgenknödel essen,
sollte 1 mol Knödel verzehrt werden.
1.4. Die Molare Masse „M“
Wie
oben beschrieben findet man 6,022 x 1023 Teilchen oder
1 mol Kohlenstoff in 12 g Kohlenstoff.
Die Molare Masse von Kohlenstoff ist also 12 Gramm .
Formelschreibweise:
![]()
Die
Molaren Massen findet man im Periodensystem der Elemente. Es sind die
gleichen Zahlen wie die
relativen und absoluten Atommassen.
Allgemeiner
Formelansatz:![]()
(M
= Molare Masse, m = Masse eines beliebigen Stoffes, n = Stoffmenge
des Stoffes).
1.5.
Das Molare Volumen Vm
Bei
gasförmigen Stoffen nehmen 1 mol Gasteilchen fast das gleiche
Volumen ein:
|
Gas |
|
|
molares Volumen |
|
|
|
ideales Gas |
|
|
22,41 |
|
|
|
Wasserstoff |
|
|
22,44 |
|
|
|
Helium |
|
|
22,43 |
|
|
|
Sauerstoff |
|
|
22,39 |
|
|
|
Stickstoff |
|
|
22,40 |
|
|
|
Chlor |
|
|
22,06 |
|
|
|
Kohlendioxid |
|
|
22,62 |
|
|
|
Ammoniak |
|
|
22,08 |
|
|
|
Methan |
|
|
22,38 |
|
|
|
Ethan |
|
|
22,17 |
|
|
|
Propen |
|
|
21,73 |
|
|
|
Schwefelwasserstoff |
|
22,14 |
|
|
|
|
Chlormethan |
|
|
21,89 |
|
|
Vor
allem Sauerstoff, Wasserstoff, Helium, Stickstoff und Methan haben
sehr ähnliche Werte:
22,4 l / mol. Aber auch die
übrigen Gase weichen nicht sehr von diesem Wert ab.
Das Volumen eines Mols eines idealen Gases hat den Wert 22,4 l/mol.
Vm
= 22,4 l/mol
Allgemeiner
Formelansatz: