Mol
Mole ist die SI-Maßeinheit, die verwendet wird, um die Anzahl der Dinge zu messen, normalerweise Atome oder Moleküle. Ein Mol von etwas entspricht 6,02214078×1023 gleicher Dinge (Avogadro-Zahl). Zum Beispiel ist ein Mol Trauben 6,02214078×1023 Trauben gleich 6,02214078×1023.
Die Messung der Avogadro-Zahl wurde 2019 auf 6,02214078×1023 verfeinert.
Wissenschaftler verwenden diese Zahl, weil es die Anzahl der Kohlenstoffatome in 12 Gramm Kohlenstoff-12 ist, der häufigsten Kohlenstoffart. Alles kann in Mol gemessen werden, aber es ist für die meisten Aufgaben nicht praktikabel, weil der Wert so massiv ist. Zum Beispiel wäre ein Mol Grapefruits so groß wie die Erde.
Die Zahl lässt sich nicht leicht in Worte fassen. Die nächste "zufällige" Zahl ist eine Million Millionen-Millionen-Millionen-Millionen, also 1024.
Da verschiedene Moleküle und Atome nicht die gleiche Masse haben, wiegt ein Mol einer Sache nicht dasselbe wie ein Mol einer anderen Sache. Die Masse von Atomen und Molekülen wird in amu gemessen. Ein Amu ist gleich einem Gramm pro Mol. Das bedeutet, dass, wenn ein Atom eine Masse von einem Amu hat, ein Mol dieses Atoms ein Gramm wiegt.
Mathematik mit dem Maulwurf
Mol = Masse (g) / Relative Masse (Gramm pro Mol)
Beispiel: Wie viele Mole sind in 20 Gramm Wasserstoff enthalten?
Ein Wert von 1 kann für die relative Masse von Wasserstoff verwendet werden, obwohl der korrekte Wert etwas größer ist. Also: Mole = Masse/relative Masse = 20/1 = 20 Mole.
Mol = Konzentration (mol/dm3) x Volumen (dm3)
Beispiel: Wie viele Muttermale sind in 100cm3 von 0,1M H2SO4 enthalten?
1 dm3 entspricht 1000 cm3, so dass der Wert in Kubikzentimeter durch 1000 geteilt werden muss. 100/1000 x 0,1 = 0,01 Mol.
Ein Methanmolekül besteht aus einem Kohlenstoffatom und vier Wasserstoffatomen. Kohlenstoff hat eine Masse von 12,011 u und Wasserstoff eine Masse von 1,008 u. Das bedeutet, dass die Masse eines Methanmoleküls 12,011 u + (4 × 1,008u) oder 16,043 u beträgt. Dies bedeutet, dass ein Mol Methan eine Masse von 16,043 Gramm hat.
Man kann sich einen Maulwurf als zwei Beutel mit unterschiedlich großen Kugeln vorstellen. Ein Beutel enthält 3 Tennisbälle und der andere 3 Fußbälle. In beiden Beuteln befindet sich die gleiche Anzahl von Bällen, aber die Masse der Fußbälle ist viel größer. Es ist eine andere Art, Dinge zu messen. Maulwürfe messen die Anzahl der Teilchen, nicht die Masse. Beide Beutel enthalten also drei Maulwürfe.
Ein Maulwurf ist einfach eine Einheit der Anzahl der Dinge. Andere gebräuchliche Einheiten sind ein Dutzend, d.h. 12, und eine Punktzahl, d.h. 20. In ähnlicher Weise bezieht sich ein Maulwurf auf eine bestimmte Menge - sein Unterscheidungsmerkmal ist, dass seine Anzahl weit größer ist als die anderer gebräuchlicher Einheiten. Solche Einheiten werden typischerweise erfunden, wenn vorhandene Einheiten etwas nicht einfach genug beschreiben können. Chemische Reaktionen finden typischerweise zwischen Molekülen mit unterschiedlichem Gewicht statt, d.h. Massenmessungen (wie z.B. Gramm) können beim Vergleich der Reaktionen einzelner Moleküle irreführend sein. Andererseits wäre auch die Verwendung der absoluten Anzahl von Atomen/Molekülen/Ionen verwirrend, da es aufgrund der massiven Zahlen allzu leicht wäre, einen Wert zu verwechseln oder eine Ziffer zu verwerfen. Das Arbeiten in Mol erlaubt es den Wissenschaftlern also, sich auf eine bestimmte Menge von Molekülen oder Atomen zu beziehen, ohne auf übermäßig große Zahlen zurückgreifen zu müssen.
Verwandte Einheiten
Die SI-Einheiten für die molare Konzentration sind mol/m3. Die meisten chemischen Schriften verwenden jedoch mol/dm3, oder mol dm-3, was dasselbe wie mol/L ist. Diese Einheiten werden oft mit einem Großbuchstaben M (ausgesprochen "molar") geschrieben, manchmal mit einem SI-Präfix vorangestellt, zum Beispiel Millimol pro Liter (mmol/L) oder millimolar (mM), Mikromol/L (µmol/L) oder mikromolar (µM) oder Nanomol/L (nmol/L) oder Nanomolar (nM).
Die absolute Ausbeute einer chemischen Reaktion wird meist in Mol angegeben (als "molare Ausbeute" bezeichnet).
Fragen und Antworten
F: Welche SI-Einheit wird für die Messung von Molekülen und Atomen verwendet?
A: Die SI-Einheit zur Messung von Molekülen und Atomen ist das Mol.
F: Wie viele Moleküle sind in einem Mol enthalten?
A: Ein Mol enthält etwa 600 Sextillionen Moleküle.
F: Warum verwenden Wissenschaftler diese Zahl?
A: Wissenschaftler verwenden diese Zahl, weil 1 Gramm Wasserstoff 1 Mol Atomen entspricht.
Q: Was ist der genaue Wert eines Mols?
A: Der exakte Wert eines Mols ist 6,02214078×1023, benannt nach Avogadro, dem Erfinder dieser Zahl.
F: Ist es praktisch, die meisten Aufgaben mit Hilfe von Molen zu messen?
A: Nein, es ist nicht praktikabel, die meisten Aufgaben mit Hilfe von Molen zu messen, da der Wert so massiv ist, dass ein Mol Grapefruits so groß wie die Erde wäre.
F: Wie werden verschiedene Moleküle und Atome gemessen?
A: Verschiedene Moleküle und Atome werden in amu (atomare Masseneinheiten) gemessen.
F: Wie verhält sich amu zu Gramm pro Mol? A: Ein amu entspricht einem Gramm pro Mol, das heißt, wenn ein Atom eine Masse von einem amu hat, dann wiegt ein Mol dieses Atoms ein Gramm.
