WAS IST EIGENTLICH EIN MOL?

Es geht um Atome oder Moleküle, so viel ist klar. Und zwar um deren Masse. Doch warum misst man Atom- und Molekülmassen nicht einfach in Gramm? Das kennt man wenigstens. Ganz einfach: Weil sie viel zu klein sind und weil sich fürchterliche Zahlen mit vielen Nullen nach dem Komma ergeben würden. Sie möchten ja auch nicht 100 Gramm Pfefferminztee abwiegen und diese Menge auf dem Etikett in Tonnen angeben. Da müssten dann 0,0001 t stehen. Und das ist verglichen mit der winzigen Masse eines Atoms noch harmlos.

Da kommt man selbst mit Milligramm oder Mikrogramm nicht weiter. Denn die kleinsten Atome, die des Wasserstoffs, sind so leicht, dass circa 602 200 000 000 000 000 000 000 davon ein Gramm wiegen. Diese Zahl ist wichtig. Man schreibt sie vereinfacht als 6,022 * 10²³ und nennt sie nach ihrem Entdecker, einem Wiener Physiker, Lohschmidt‘sche Zahl oder einfach L beziehungsweise Avogadro-Konstante oder NA, nach einem italienischen Naturwissenschaftler.

Neue Definition Seit der Neudefinierung einiger SI-Einheiten im Mai 2019 wird das Mol über diese Avogadro-Konstante definiert. Ein Mol eines Stoffes enthält somit 6,022 * 10²³ Teilchen. Also tatsächlich eine Stoffmenge. Dabei kann es sich bei dem Stoff um Atome, Moleküle, Ionen oder andere Teilchen handeln. Verwendet man Mol als Einheit, dann schreibt man es mit einem kleinen „m“, also „mol“.

Leicht zu rechnen Warum will man nun aber unbedingt wissen, wieviel Gramm 6,022 * 10²³ Atome irgendeines Elementes oder Moleküle irgendeiner Verbindung wiegen? Fürs Abwiegen braucht man eben doch wieder Gramm. Aber mit Avogadro und Mol kann man sich die ganze Rechnerei ein wenig leichter machen. Aus der Reaktionsgleichung geht hervor, wie viele Atome, Ionen oder Moleküle mit wie vielen des Reaktionspartners reagieren. Also in welchem Verhältnis. Ein Beispiel:

O₂ + 2H₂ ➞ 2H₂O

1 Molekül Sauerstoff reagiert mit 2 Molekülen Wasserstoff zu 2 Molekülen Wasser. Entsprechend reagieren 6,022 * 10²³ Sauerstoffmoleküle mit der doppelten Menge Wasserstoffmoleküle. Oder in Mol ausgedrückt: Ein Mol O₂ reagiert mit 2 Mol H₂ zu 2 Mol H₂O. Wenn man nun die Atommassen der Elemente kennt oder im Periodensystem nachschaut (das Periodensystem ist danach geordnet und die Zahl steht bei jedem Element oben links), dann weiß man auch schon, wie viel Gramm 6,022 * 10²³ Atome eines bestimmten Elements wiegen.

Ein Mol Sauerstoffatome (O) hat eine Masse von 16 Gramm, also wiegt ein Mol Sauerstoffmoleküle (O₂) 32 Gramm. Das wird übrigens als molare Masse bezeichnet. Ein Mol Wasserstoffatome wiegt 1 Gramm, also wiegen 2 Mol Wasserstoffmoleküle (2H₂) 4 Gramm. Um ein Gramm Wasserstoff zu verbrennen, braucht man daher 8 Gramm Sauerstoff. Eigentlich ganz einfach! Die Einheit mol findet man auch häufig als Konzentrationsangabe bei Lösungen. Sie kennen sicher 1-molare Salzsäure oder Natronlauge. Hier wurden einfach jeweils ein Mol HCl beziehungsweise NaOH zu einem Liter Wasser gelöst. Noch nicht klar? Dann bitte nochmal langsam lesen.

Den Artikel finden Sie auch in die PTA IN DER SCHULE 2019 auf Seite 8.